吳亞軍

國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司衢州供電公司，浙江衢州 324000

一起220kV斷路器重合閘不成功故障的原因分析

吳亞軍

國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司衢州供電公司，浙江衢州 324000

介紹衢州供電公司定陽(yáng)變220kV斷路器重合閘不成功的故障情況，根據(jù)后臺(tái)監(jiān)控信息和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查結(jié)果，分析故障原因和采取處理對(duì)策；針對(duì)該類(lèi)型的機(jī)構(gòu)故障，造成斷路器單相重合閘不成功，提出一些防范措施。

斷路器；故障原因分析；防范措施

斷路器在電力系統(tǒng)承載著開(kāi)合線(xiàn)路負(fù)荷電流、故障電流等重要作用，在變電站一次設(shè)備中占有較重的比例，斷路器的故障直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。早期220kV 斷路器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并不十分成熟，在彈操機(jī)構(gòu)推廣之前大多應(yīng)用液壓機(jī)構(gòu)，液壓機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，并對(duì)設(shè)備的密封和內(nèi)部清潔有著較高的要求，因此在運(yùn)行多年之后存在著不同程度的問(wèn)題。本文針對(duì)一起220kV斷路器單相重合閘不成功的故障，進(jìn)行分析并提出防范措施。

1 故障設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)信息

型號(hào)：3AQ1EE； 編號(hào)：06/40016939；

額定電流：4000A ；額定短路開(kāi)斷電流：50kA；

控制電壓：DC220V； 電機(jī)電壓：380V。

2 設(shè)備故障概況

斷路器及線(xiàn)路正常運(yùn)行方式。

2013年4月，定陽(yáng)變進(jìn)行220kV母差雙重化技術(shù)改造。結(jié)合停電，定古2Q59斷路器開(kāi)展B類(lèi)檢修，具體檢修項(xiàng)目包括：壓力開(kāi)關(guān)、繼電器、接觸器動(dòng)作正確性校核；密度繼電器檢驗(yàn)；斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)、回路電阻測(cè)試等，試驗(yàn)結(jié)果均合格。液壓系統(tǒng)安裝智能排氣裝置。

2015年4月11日5點(diǎn)45分，定古2Q59線(xiàn)線(xiàn)路發(fā)生B相瞬時(shí)性單相接地故障，故障持續(xù)時(shí)間約3個(gè)周波，故障電流10880A。220kV定陽(yáng)變、古田變兩側(cè)斷路器B相瞬時(shí)動(dòng)作跳閘。經(jīng)過(guò)1S后重合閘動(dòng)作，古田變側(cè)斷路器B相重合成功（斷路器型號(hào)：3AQ1EE），定陽(yáng)變斷路器B相在重合閘保護(hù)指令發(fā)出后，未成功合閘，導(dǎo)致三相不一致強(qiáng)迫動(dòng)作，斷路器A、C相跳閘。

檢修人員在故障后對(duì)斷路器進(jìn)行檢查，結(jié)果為斷路器液壓油壓力、SF6氣體壓力正常，無(wú)滲漏油等不良現(xiàn)象。斷路器分合閘回路檢查正常，斷路器遠(yuǎn)方/就地分合閘操作、傳動(dòng)模擬正常；保護(hù)動(dòng)作及信號(hào)正常。

3 設(shè)備故障原因分析

1）故障期間保護(hù)動(dòng)作事件記錄。

05：45：39.103 定古2Q59線(xiàn)第一組控回?cái)嗑€(xiàn)動(dòng)作

05：45：39.118 定古2Q59線(xiàn)B相斷路器分 動(dòng)作

05：45：39.136 定古2Q59線(xiàn)第一組控回?cái)嗑€(xiàn)復(fù)歸

05：45：39.136 定古2Q59線(xiàn)第二組控回?cái)嗑€(xiàn)復(fù)歸

05：45：39.238 定古2Q59線(xiàn)油泵啟動(dòng)

05：45：39.85 定古2Q59線(xiàn)第二組控回?cái)嗑€(xiàn)動(dòng)作

05：45：39.86 定古2Q59線(xiàn)RCS-931保護(hù)動(dòng)作

05：45：39.86 定古2Q59線(xiàn)三相不一致動(dòng)作

05：45：39.92 定古2Q59線(xiàn)PSL-603GA 動(dòng)作

05：45：40.145 定古2Q59線(xiàn)RCS-931重合閘動(dòng)作

05：45：40.161 定古2Q59線(xiàn)PSL-631C 重合閘動(dòng)作

05：45：40.174 定古2Q59線(xiàn)第一組控回?cái)嗑€(xiàn)動(dòng)作

05：45：40.174 定古2Q59線(xiàn)第二組控回?cái)嗑€(xiàn)動(dòng)作

05：45：40.286 定古2Q59線(xiàn)自動(dòng)重合閘閉鎖動(dòng)作（308bar）

05：45：40.548 定古2Q59線(xiàn)油壓閉鎖動(dòng)作（273bar）

05：45：41.168 定古2Q59線(xiàn)強(qiáng)迫三相動(dòng)作

05：45：41.209 定古2Q59線(xiàn)C相斷路器分動(dòng)作

05：45：41.210 定古2Q59線(xiàn)A相斷路器分動(dòng)作

05：45：41.217 定古2Q59線(xiàn)三相不一致復(fù)歸

05：45：41.287 定古2Q59線(xiàn)分閘總閉鎖動(dòng)作（253bar）

05：45：45.688 定古2Q59線(xiàn)分閘總閉鎖復(fù)歸

05：45：58.251 定古2Q59線(xiàn)油壓閉鎖動(dòng)作復(fù)歸

05：47：18.314 定古2Q59線(xiàn)自動(dòng)重合閘復(fù)歸

05：47：45.169 定古2Q59線(xiàn)油泵復(fù)歸

2）故障原因一：壓力開(kāi)關(guān)B1故障。

定古2Q59斷路器液壓系統(tǒng)壓力監(jiān)控采用電子式壓力開(kāi)關(guān)B1，經(jīng)了解，其工作原理是通過(guò)壓力變送器經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)及控制。

根據(jù)保護(hù)事件記錄，斷路器B相故障跳閘后油泵啟動(dòng)打壓，打壓過(guò)程中，從05：45：40.286自動(dòng)重合閘閉鎖動(dòng)作至05：45：41.287分閘總閉鎖動(dòng)作間隔時(shí)間為1秒鐘。即液壓機(jī)構(gòu)油壓在1秒鐘時(shí)間內(nèi)從308bar聚降至253bar，幾乎同時(shí)發(fā)出重合閘閉鎖、合閘閉鎖信號(hào)和分閘總閉鎖信號(hào)。在這期間，油泵自啟動(dòng)打壓至打壓停止耗時(shí)2分7秒，屬非正?，F(xiàn)象。在假設(shè)機(jī)構(gòu)油路、管路及各控制閥均工作正常前提下，不可能會(huì)出現(xiàn)這樣的異常情況。

追朔故障發(fā)生前幾日定古2Q59斷路器動(dòng)作記錄：

4月4日05：25 油泵啟動(dòng)補(bǔ)壓一次

4月6日05：52 ； 15：30 ；22：18 油泵啟動(dòng)補(bǔ)壓三次

4月7日04：42 ；12：11；19：06 油泵啟動(dòng)補(bǔ)壓三次

4月8日至4月11日故障前三天內(nèi)油泵未啟動(dòng)補(bǔ)壓。

定陽(yáng)變所在地的環(huán)境溫度從4月7日開(kāi)始驟降，4月8日溫度最低，三日內(nèi)油泵未啟動(dòng)打壓，應(yīng)屬非正?，F(xiàn)象。

根據(jù)對(duì)以上現(xiàn)象判斷，在4月11日5：45定古2Q59線(xiàn)故障發(fā)生前三天，B1壓力開(kāi)關(guān)處于非正常工作狀態(tài)，在實(shí)際油壓已下降至273bar～253bar壓力區(qū)間時(shí)，卻沒(méi)有及時(shí)啟動(dòng)油泵補(bǔ)壓，也沒(méi)有啟動(dòng)重合閘閉鎖及合閘閉鎖回路，最終導(dǎo)致斷路器重合不成功。但在B相故障跳閘瞬間，由于油壓突降情況，使壓力開(kāi)關(guān)B1自動(dòng)恢復(fù)正常。

3）故障原因二：B相分閘閥鋼球復(fù)位不及時(shí)，致使重合時(shí)內(nèi)部泄壓。

上圖為西門(mén)子液壓機(jī)構(gòu)原理圖（圖中A為液壓缸，B為閥塊，“I”為合閘電磁鐵，“O”為分閘電磁鐵）。如圖所示為斷路器分閘狀態(tài)，此時(shí)差動(dòng)活塞合閘一側(cè)是無(wú)油壓，分閘一側(cè)為額定的常高壓油。當(dāng)合閘指令發(fā)出后，合閘閥鋼球被頂開(kāi)。高壓油進(jìn)入液壓缸合閘側(cè)，在壓差原理作用下推動(dòng)開(kāi)關(guān)合閘。同時(shí)高壓油進(jìn)入主閥右側(cè)，推動(dòng)主閥向左移動(dòng)，使合閘側(cè)處于常高壓狀態(tài)，斷路器處于合閘位置。

在合閘過(guò)程中，即使合閘指令中斷或合閘控制閥關(guān)閉也不影響斷路器合閘（通過(guò)直接與液壓儲(chǔ)壓筒相連的液壓自保持）。進(jìn)入主閥右側(cè)的高壓油，由主閥的活塞、逆止閥和分閘閥鋼球兩者同時(shí)封閉與系統(tǒng)無(wú)壓部分的連通，保證差動(dòng)活塞合閘側(cè)高壓油極低的泄漏量。在合閘狀態(tài)下，高壓油從差動(dòng)活塞的分閘一側(cè)流經(jīng)主閥B到達(dá)差動(dòng)活塞的合閘一側(cè)，高壓油的差額油量由液壓儲(chǔ)壓筒中的油補(bǔ)充。

05：45：39.118斷路器B相分閘動(dòng)作，油壓降低11bar左右，同時(shí)油泵啟動(dòng)補(bǔ)壓，經(jīng)過(guò)1s左右后的05：45：40.161重合閘動(dòng)作合B相斷路器。由于分閘閥鋼球在斷路器分閘后未及時(shí)復(fù)位卡澀或油中雜質(zhì)影響，致使復(fù)位后不能可靠封堵住與低壓油箱的通道。合閘動(dòng)作打開(kāi)合閘閥鋼球，使高壓油直接通過(guò)分閘閥鋼球被釋放至低壓油箱，不能實(shí)現(xiàn)合閘，并造成油壓瞬間急聚下降，發(fā)出自動(dòng)重合閘閉鎖和合閘閉鎖信號(hào)。當(dāng)三相不一致強(qiáng)迫跳閘動(dòng)作，A、C相分閘，油壓再度下降22bar左右，同時(shí)發(fā)分閘總閉鎖信號(hào)（即此時(shí)的油壓已在253bar以下）。這時(shí)B相的合閘脈沖已中斷，合閘閥鋼球復(fù)位，在此過(guò)程中，分閘閥鋼球在高壓油流的沖擊下已復(fù)位，壓力逐漸被建立起來(lái)，并逐一復(fù)歸了分閘總閉鎖、合閘閉鎖、自動(dòng)重合閘閉鎖信號(hào)，直至05：47：45.169油泵復(fù)歸，油泵建壓時(shí)間總共2分7秒左右。

4 設(shè)備故障處理及防范措施

根據(jù)對(duì)故障原因分析，4月11日故障當(dāng)天，更換定古2Q59開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)B1壓力開(kāi)關(guān)，試驗(yàn)合格后復(fù)役。根據(jù)停電計(jì)劃安排，定古2Q59線(xiàn)4月16日-18日停電檢修，結(jié)合停電4月16日更換機(jī)構(gòu)液壓油。

根據(jù)上述兩種原因分析，應(yīng)采取的防范措施有以下幾點(diǎn)。

1）在日常巡視過(guò)程中注意觀察液壓表讀數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)液壓表讀數(shù)低于320bar而未啟動(dòng)油泵補(bǔ)壓的，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，必要時(shí)及時(shí)通知檢修人員檢查處理。

2）根據(jù)西門(mén)子液壓機(jī)構(gòu)斷路器運(yùn)行年限，繼續(xù)有序開(kāi)展機(jī)構(gòu)擴(kuò)展性檢修工作，重點(diǎn)開(kāi)展的項(xiàng)目應(yīng)包括：液壓油的更換和液壓系統(tǒng)的清潔工作，油壓接點(diǎn)、密度繼電器動(dòng)作值得校驗(yàn)，斷路器機(jī)械特性試驗(yàn)，時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間的校驗(yàn)，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)各繼電器動(dòng)作情況和接觸情況的試驗(yàn)檢查，機(jī)構(gòu)防跳功能、三相不一致強(qiáng)迫動(dòng)作功能的試驗(yàn)等。

3）結(jié)合停電機(jī)會(huì)及時(shí)開(kāi)展液壓系統(tǒng)及油泵的排氣工作，并有針對(duì)性的安裝性能優(yōu)良的自動(dòng)排氣裝置。

5 結(jié)論

通過(guò)上述的設(shè)備故障分析，數(shù)字式壓力監(jiān)控開(kāi)關(guān)雖然比機(jī)械式壓力監(jiān)控開(kāi)關(guān)更精確，但由于220kV斷路器在日常運(yùn)行中機(jī)構(gòu)元器件基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，也就是出現(xiàn)感應(yīng)失靈的情況，因此不能把實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)控作為依靠，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的周期性巡視。另外，在現(xiàn)場(chǎng)更換新的元器件，和廠家交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)型的故障也偶爾出現(xiàn)在其它供電公司的變電站中，這次缺陷的分析處理，也說(shuō)明了設(shè)備長(zhǎng)期不動(dòng)作會(huì)造成各種故障隱患。

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1674-6708（2015）150-0119-02