220 kV断路器合闸线圈烧损原因分析及处理

2017-12-28毕旭孟德霞康旭

水电站机电技术 2017年12期

关键词：分闸合闸断路器

毕旭，孟德霞，康旭

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

220 kV断路器合闸线圈烧损原因分析及处理

毕旭，孟德霞，康旭

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

潘家口电厂为抽水蓄能电厂，该厂升压站电压等级为220 kV，采用两回进线，升压站共有12台型号为：LTB245E1型的单柱式断路器，断路器依靠SF6气体灭弧，此次故障开关为潘遵I回线线路开关，因操作机构原因导致合闸线圈烧损。本文对故障原因及处理情况进行介绍。

操作结构；220 kV；断路器

0 引言

潘家口电厂220 kV升压站，使用12台单柱式型号为LTB245E1型的SF6开关，此次故障的断路器2008年投入运行，为线路断路器，投运至今长期处于合闸储能的状态。此次故障为断路器在合闸时未能正常合闸，线圈长时间带电存在电流，导致线圈烧损。线圈匝数为2 750+1 250，共计4 000匝，在此前2017年3月26日进行的例行维护检查及电气设备性能预防性试验中未见异常。

1 现象描述

2017年4月28日01：18，在进行开关站全停后，恢复送电操作过程中，已按操作票操作“合上2213-2、合上2213-5”完毕，按照调度指令操作至“调令：合上潘遵Ⅰ回线2213开关”，操作人在监控系统操作员站执行：合上潘遵Ⅰ回线2213开关。检查监控系统2213开关位置未变位，监控系统报“潘家口升压站潘遵一线220 kV_2213DL开关三相不一致动作”“潘家口升压站潘遵一线220 kV_2213 DL开关启动失灵跳闸动作”。立即组织维护人员现地检查，A相合闸线圈烧损，A相合闸不成功，B、C合闸正常，终止操作，向调度申请2213开关转冷备用。

2 原因分析及排查

（1）情况梳理：根据现场情况梳理分析可能导致缺陷发生的各种因素，经分析原因如下：

1）控制回路接线错误导致合闸线圈烧损。

2）A相合闸线圈自身存在绝缘不良或短路，线圈过流烧损，未能合闸。

3）操作机构存在缺陷，导致开关合闸时A相线圈烧损。

（2）问题排查：对可能导致缺陷发生的各种因素检查分析(排除法、直观法、试验法、待跟踪）。

1）检查潘遵一线辅助保护盘P14保护插箱。首先检查控制回路各部分接线与图纸核对，检查电源回路正常。在厂家技术人员到现场更换合闸掣子后，从监控系统强制开出2213开关A相合闸指令，A相合闸正常，说明控制回路接线正确。

2）线圈自身存在绝缘不良或短路，导致线圈烧损，未能合闸。在2017年3月26日大停电期间，对线圈直流电阻进行测试，测试线圈电阻为207 Ω，在正常范围内。所以可以排除由于线圈自身绝缘不良或存在短路问题，引起合闸不成功。

3）在厂家到达现场后，详细检查A相操作箱内各操作机构，针对以下几点进行了详细排查：

①A相合闸时线圈衔铁与铁心间间隙过小，撞击力度不足，未能及时切断合闸电源，烧损线圈，合闸失败。

2017年3月26日第一次全站停电期间，现地检查衔铁与线圈铁心间间隙，在正常范围内（大于1 mm），且当日进行分合闸试验正常，未出现异常，可以排除此次A相衔铁与线圈铁心间间隙过小原因造成的合闸不成功。3月26日检查图见图1。

图1 衔铁与铁心之间距检查情况（应为1 mm以上距离）

②A相合闸弹簧处于长期储能状态，导致弹簧预紧力过大，衔铁不能正常释放，未能及时切断合闸电源，烧损线圈，合闸失败。

2017年3月26，冀北电科院对2213开关进行电气预防性试验，对2213开关时间参量及同步性、2213开关分、合闸电磁铁动作电压进行测试，未发现异常。4月28日线圈故障后，邀请厂家技术人员到厂更换新合闸掣子后，对开关进行分合闸速度特性测试，发现A相开关速度为8.4 m/s，速度超过厂家规定值的7.4～7.8 m/s范围。速度过快说明合闸弹簧预紧力过大，在合闸掣子上的作用力也相应增大，衔铁动作的力也相应增加。而线圈不能提供足够的冲击力让衔铁动作时，则造成合闸机构卡涩，致使线圈长时间带电（5 s），造成线圈烧损，引起合闸不成功。图2为合闸过程结构动作介绍。

图2 合闸过程结构动作示意图

（3）A相合闸挚子存在内部卡涩，未能及时切断合闸电源，A相合闸线圈较长时间带电，烧损线圈，合闸失败。

2213DL合闸挚子存在内部卡涩，导致未能及时切断合闸电流，烧损线圈，合闸不成功。2017年3月26日，进行断路器电气试验时，未对合闸掣子润滑度进行检查，原因为开关站断路器说明书中对于机构的维护保养日期为15年或5 000次，潘家口电厂开关投运于2008年，至今不满10年，截止4月29日动作次数为229次，远远低于说明书规定范围。所以停电未对机构进行检查。此次事件中合闸掣子存在润滑不足现象，为产生此次事件的次要原因。

3 原因确定与分析

（1）原因确定

合闸弹簧预紧力过大，导致合闸掣子动作需要更大的力，当线圈提供的力量无法动作合闸掣子时，则造成合闸机构卡涩，致使线圈长时间带电（5 s），造成线圈烧损。

（2）原因分析

A相线圈烧损原因为2213开关长期处于合闸状态，盘式弹簧处于长期储能状态，导致性能稳定性变差。对2213开关进行分合闸速度特性测试，发现A相开关速度为8.4 m/s，速度超过厂家规定值的7.4～7.8 m/s范围。速度过快说明合闸弹簧压力大，在合闸掣子上的作用力也相应增大，衔铁动作的力也相应增加。而线圈不能提供足够的冲击力让衔铁动作时，则造成合闸不成功，线圈将长时间带电（5 s），造成线圈烧损。A相合闸弹簧压紧力过大且掣子略有卡涩现象，为2213开关合闸线圈烧损的主要原因。更换合闸线圈后，进行2213开关A相分合闸时间参量、2213开关A相分合闸速度特性、2213开关分合闸电磁铁动作电压、2213开关三相同步性测试及调整。并经现地、远方现地传动试验正常。A相处理完毕后对B、C相弹簧情况进行检查及测试，未发现异常；对B、C相分、合闸掣子进行润滑，无卡涩。

4 缺陷处理

（1）拆除原烧毁的合闸掣子，更换新的合闸掣子，安装速度测试传感器进行速度测试；测试合闸速度为8.4 m/s，分闸速度7.8 m/s，合闸速度过快，分闸速度则较规定值慢。现场调整合闸储能角度降低15°后速度降至7.8 m/s，调整分闸弹簧压紧度，将分闸速度调整到8.1 m/s。调整部位及角度见图3。

图3

（2）对2213开关A相单柱进行时间测试，未进行分合闸弹簧调整时，合闸时间调整之前为27.5 ms，分闸时间为16.1 ms，虽均在规定范围内，但因弹簧调整后，影响分合闸时间，经多次反复试验调整，最终合闸时间为27.8 ms、合闸速度7.8 m/s；分闸时间15.8 ms、合闸速度为8.1 m/s。

（3）对2213开关合闸掣子进行润滑，使用专业润滑油进行重点部位润滑（图4）。

（4）A相处理完毕后，分别对B、C相的合闸、分闸速度及时间进行测试，B、C相合闸速度及时间均在规定范围，但分闸速度稍慢，分别对B、C相分闸弹簧进行调整，将分闸速度分别调整至8.1 m/s和8.3 m/s。