一起柱上真空断路器拒动故障分析

章学兵，梁亚明，夏 震，骆国防，廖 巍

(1. 国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799； 2. 国网上海市电力公司电力科学研究院，上海 200437)

作为提升配网安全性的关键部件，柱上断路器广泛应用于配网分段、联络及支线中，对提升供电可靠性具有重要作用[1]。柱上断路器的主要用途有两个方面：一是根据运行需要，实现负荷转移；二是在配网发生故障的情况下，快速准确地隔离故障点，缩小停电范围。柱上断路器在其寿命周期内的操作次数是有限的，随着环境的改变及使用年限的增加，动静触头烧蚀严重、操作机构卡涩、弹簧疲劳及控制器失灵等故障逐渐增多，严重影响柱上断路器分合闸的可靠性[2]。

本文通对一起柱上真空断路器拒合闸故障进行分析，发现某厂家生产的柱上断路器在安装工艺方面存在缺陷，通过采取改进措施及时避免同类故障的再次发生。本文可为同类设备拒分、合闸故障分析提供参考。

1 柱上断路器常见故障

为快速、准确地查找故障原因，需要深入了解柱上断路器发生故障的类型，有针对性地对故障原理进行分析、研究，提升柱上断路器故障诊断能力。城市配网中柱上断路器常见故障有拒动、误动、卡涩及断裂4种，故障发生原因如汇总表1所示。

2 柱上真空断路器结构

柱上断路器按灭弧介质主要分为油断路器、真空断路器及SF6断路器。油断路器主要应用在早期，随着科技的进步，从国外引进、消化并自主研发出真空断路器及SF6断路器。真空断路器主要应用于电压较低的线路上，SF6断路器主要应用于中高压线路上。

表1 配网柱上断路器常见故障及原因

本文分析的拒动故障柱上断路器为户外高压交流柱上永磁真空断路器，型号为ZW32-12FG/M630-20，如图1所示。断路器主体为三相支柱式结构，永磁操动机构与灭弧室良好配合，电流互感器外置，端子出线，外侧选配隔离装置，坐式安装结构。同时根据运行需要配置保护电流互感器、零序电流互感器、电压互感器及无线遥控器，作为控制器的模拟量测量装置，实现线路保护、监测、控制和远程操作[3]。

图1 故障柱上断路器

隔离开关主要起到指示和保护作用，给作业人员制造一个明显的断开点。灭弧室主要起到灭弧作用，是最重要的组成部分。互感器是断路器的关键部件，其作用是将电磁能转化为动能，执行断路器控制信号，控制器与断路器主体形成操动运作的结构。断路器和控制器采用多芯通信电缆连接辅助开关，起到安全和指示作用。

3 故障分析

2022年2月15日，某配网发生一起柱上断路器故障，柱上断路器储能机构不能进行储能操作，无法实现分、合闸。该断路器于2020年12月投运，在运时间14个月。

第一步：对更换下来的柱上断路器进行故障分析。根据柱上断路器的故障描述判定断路器发生拒动故障，根据表1常见原因进行逐项排除，得出初步结论：触点接触不良引起断路器拒动。

第二步：对二次设备进一步排查，发现柱上开关在与控制器配合时，电动不能操作，无法进行电动分、合测试，手动分、合正常。

第三步：检查控制器时未检测到分、合位辅助位置信号。控制器如检测不到辅助位置信号，会默认柱上设备不具备分合操作的条件，进而导致控制器不能控制柱上设备分合。

第四步：检查分、合位信号辅助点时发现，分闸信号回路辅助开关接线插件接触不良，线鼻在压接过程中线束位置前移，紧固位置压在二次线绝缘层上，导致与线鼻没有可靠接触，柱上开关在运输、安装及运行过程中受震动导致导体与线鼻分开，造成分闸信号回路接触不良，控制器无法采集分闸信号，造成电动不能合闸。二次线压接不良如图2所示。分、合位信号辅助点如图3所示。

图2 二次线压接不良

图3 分、合位信号辅助点

图4 26芯航空插头接线示意图

断路器主体与控制器采用26芯CZ航空插头连接，26芯航空插头的第19、20、21位为辅助回路遥信端子，如图4所示。断路器在出厂试验及到现场试验时未发生控制器无法采集分、合闸信号问题；为此，柱上断路器运行中发生拒动故障的原因是运行过程中频繁操作的震动，造成JX-5端子接触不良，导致遥信公共端点信号传输不正常，控制器无法接收遥信公共端点信号，从而引发断路器储能机构拒动故障。

4 故障分析结论

本次户外高压交流柱上永磁真空断路器储能机构故障的原因是分、合闸信号回路辅助开关接线插件压接不良，在运行中受到震动，造成JX-5端子接触不良，导致控制器无法接收遥信公共端点信号，引发柱上断路器储能机构拒动故障。

5 改进措施

设备制造阶段采用线束自动加工，避免人为因素控制不良引起的零部件质量问题。

设备安装阶段对生产现场手动压接的产品实施压接质量专项复核，防止类似质量问题的再发生。

6 结语

柱上断路器具有集成度高、结构轻巧、燃弧时间短、安全无污染、使用寿命长等优点，广泛应用于城市配网中，加速了配网升级改造，提升了供电可靠性。本文通过一起柱上真空断路器拒动故障案例，介绍了断路器故障排查的基本流程，找到了故障发生的根本原因，并有针对性地提出了改进措施，为强化断路器入网质量提供了重要支撑，同时也可为柱上真空断路器故障诊断提供参考和借鉴。