梁志浩
(廣東電網(wǎng)湛江廉江供電局 廣東 廉江 524400)
摘 要:斷路器是變電站中非常重要的設(shè)備,而二次回路故障卻是斷路器常見的故障,這對于變電站的穩(wěn)定運行有著極大的不利。本文對變電站在運行中斷路器二次回路出現(xiàn)的故障及原因進行分析,并提出了一系列的處理措施,可供參考。
關(guān)鍵詞:10kV斷路器;二次回路;故障分析;處理措施
引言
斷路器是重要的電氣設(shè)備之一,當系統(tǒng)發(fā)生故障時,它和保護裝置、自動裝置相配合,迅速地切斷故障電流,以減少停電范圍,防止事故擴大,保證電力系統(tǒng)的安全運行。但是二次回路故障是工作人員經(jīng)常遇到的故障,二次回路一旦發(fā)生故障,直接影響電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運行,甚至造成嚴重的后果。因此,工作人員應迅速對二次回路故障原因做出準確判斷,以便及時采取有效的措施進行處理,排除故障。
1 10kV斷路器二次回路故障分析
1.1 分合閘線圈燒毀
1.1.1 分合閘原理
斷路器的控制回路如圖1所示。合閘可通過遙控操作、重合閘動作、手動操作來接通回路實現(xiàn)斷路器合閘。分閘除了遙控操作、手動操作來實現(xiàn)斷路器分閘,還有一種方式為保護裝置動作切除故障。正常運行時:當斷路器在分閘位置時,斷路器常閉輔助接點QF1處于閉合狀態(tài),斷路器常開輔助接點QF2處于斷開狀態(tài);當斷路器在合閘位置時,斷路器常閉輔助接點QF1處于斷開狀態(tài),斷路器常開輔助接點QF2處于閉合位置。
合閘過程:遙控、手動或重合閘動作,經(jīng)過輔助接點QF1接通合閘線圈YC實現(xiàn)合閘,此時斷路器輔助接點QF1在傳動連桿帶動下打開QF1常閉接點,切斷合閘回路。同時跳閘回路常開輔助接點QF2閉合。
分閘過程:遙控、手動或保護裝置發(fā)跳閘信號,經(jīng)過閉合的常開接點QF2接通跳閘線圈YT,最后使斷路器動作跳閘切除故障,分閘的同時斷路器常開輔助接點QF2斷開,常閉輔助接點QF1閉合。
1.1.2 分合閘線圈燒毀原因分析
現(xiàn)階段對于分合閘線圈均按“短時間大電流”原理設(shè)計,其10kV斷路器分合閘線圈額定電流一般為1~2A。正常情況下該線圈能承受2~3s的大電流,如若分合閘回路無法在該時間內(nèi)有效斷開,則勢必造成分、合閘線圈長期通電過熱融膠,甚至燒毀。
1.2 輔助接點燒毀
1.2.1 電弧原理
電弧是一種氣體放電現(xiàn)象,是電流通過某些絕緣介質(zhì)(例如空氣)所產(chǎn)生的瞬間火花。電弧形成后,其觸頭間的電壓會立刻降低,但弧柱的溫度很高,處于高溫下的介質(zhì)分子和原子將產(chǎn)生劇烈運動,不斷發(fā)生碰撞,游離出更多自由電力和離子,維持電弧的燃燒。特別對于直流電源,因其大小(電壓高低)和方向(正負極)都不隨時間而變化,電弧難以自動熄滅。
1.2.2 輔助接點燒毀原因分析
輔助接點燒毀原因主要有以下2個。
(1)輔助接點質(zhì)量問題。斷路器傳動連桿上的行程開關(guān)接點與輔助接點之間接觸壓力不夠,產(chǎn)生間隙,致使回路導通過程中存在持續(xù)打火現(xiàn)象的發(fā)生,導致輔助接點發(fā)熱起火。
(2)斷路器傳動連桿存在卡澀現(xiàn)象,動作期間雖表現(xiàn)為拒分、拒動,但斷路器傳動連桿在此過程中仍將在一定程度上發(fā)生弧度偏小的輕微轉(zhuǎn)動,致使傳動連桿上的行程開關(guān)接點與輔助接點之間產(chǎn)生間隙,使得電壓超過空氣的耐受力,從而電離變成導體產(chǎn)生電弧,電弧繞過絕緣體沿著絕緣體的表面產(chǎn)生,伴隨發(fā)熱造成燒毀。
2 處理措施
該二次燒毀現(xiàn)象的出現(xiàn),主要原因為二次回路故障情況下,不能在一定時間段內(nèi)自動切斷回路或電氣距離較近,分合閘線圈或輔助接點兩端持續(xù)帶電,導致發(fā)熱甚至起火事件的發(fā)生。針對以上問題,筆者建議在確保檢修質(zhì)量的前提下,可選擇采取以下措施防止二次故障導致回路燒毀事件的發(fā)生。
2.1 分合閘線圈選擇
正常情況下,電氣設(shè)備通電時產(chǎn)生的熱量可以用下式表示:
Qd=I2Rt
分合閘線圈散熱量可以按下式計算:
Qk=∫0t1KA(Tg-Tn)dt
其中:K——分閘合線圈外殼傳熱系數(shù)W/m2·℃
A——線圈的面積m2
Tg——線圈的平均溫度℃
Tn——空氣溫度℃
因此對于分合閘線圈長時間帶電情況下,其熱量模型如下:
Q=Qd-Qk=I2Rt-∫0t1KA(Tg-Tn)dt
其中:當Q>0,溫度上升;當Q<0,溫度降低
由此可以看出,電氣設(shè)備在長時間通電情況下,其發(fā)熱量幾乎呈一條直線上升。而分合閘線圈在固定設(shè)備材料、面積等條件下,其散熱曲線呈緩慢上升,當線圈溫度越大于室溫時,其散熱量將越大。
2.2 加裝時間繼電器
分、合閘控制回路中,將時間繼電器線圈串入KM1、KOM線圈之后,對其進行電氣保護;其延時打開的動斷觸點T1、T2安裝在KM1、KOM動合接點后,見圖2所示。在異常情況下,當斷路器輔助接點不可靠斷開時,時間繼電器得電,延時打開動斷觸點,有效切開分、合閘回路,實現(xiàn)分、合閘線圈、輔助接點的斷電功能。需要注意的是:時間繼電器的延時要大于斷路器跳、合閘動作時間。一般斷路器的動作時間均小于0.1s,故對于時間繼電器的時間可以設(shè)定為3~5s。
2.3 輔助設(shè)備選擇
(1)空氣的擊穿電壓經(jīng)驗公式如下:
式中,d—間隙距離,δ—空氣相對密度
由公式可以看出,間隙距離及空氣密度直接影響電弧的形成。
(2)空氣濕度與空氣絕緣電阻成反比例關(guān)系。隨著空氣濕度的增加,空氣絕緣電阻將呈下降趨勢,使絕緣電阻值降低。
根據(jù)以上分析,可以在保證輔助接點質(zhì)量的前提下,通過開啟加熱驅(qū)潮裝置及排風裝置,保持開關(guān)柜斷路器室空氣的干燥,降低空氣濕度、密度,增加電離難度,減少電弧產(chǎn)生的可能性。
3 結(jié)束語
綜上所述,斷路器是保證電力系統(tǒng)安全的基礎(chǔ),及時發(fā)現(xiàn)并消除二次回路存在的隱患,能確保變電站的穩(wěn)定運行。二次回路故障的出現(xiàn),不僅會損壞電氣設(shè)備,同時也會使電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性受到較大影響,給電力企業(yè)帶來的不可估量的經(jīng)濟損失。因此,要加強對二次回路故障的研究分析,還要對其運行原理及特點有充分的把握,根據(jù)實際情況分析其可能受到的干擾因素,并對此采取相應的處理措施,才能保證斷路器正常運行,保證整個電力系統(tǒng)的安全。
參考文獻
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