陸偉光 上海鐵路局調(diào)度所

開閉所GIS柜斷路器拒動原因分析及對策

陸偉光 上海鐵路局調(diào)度所

針對滬寧城際南京西開閉所GIS開關(guān)柜斷路器拒動故障，分析得出開關(guān)柜本體電動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器輔助接點接觸不良是主要原因，并對斷路器拒動的相關(guān)原因及對策進行探討。

高鐵供電；開關(guān)拒動；原因分析；對策措施

近年來，隨著我局客運專線的相繼開通，GIS開關(guān)柜作為主流產(chǎn)品已經(jīng)廣泛投運于鐵路牽引變電所、分區(qū)所、電力配電所中。但是，由于開關(guān)柜本體機械卡滯、遠動通道不良、微機保護測控出口板故障等原因，滬寧城際、寧杭客專自投運以來，斷路器拒動的事件時常發(fā)生，嚴(yán)重影響鐵路供電的可靠運行。通過下列幾種方式：

調(diào)度遙控操作：測控盤上SK轉(zhuǎn)換開關(guān)打遙控（調(diào)度）位，調(diào)度端發(fā)遙控命令，通過通信設(shè)備將操作指令傳遞至保護測控盤，實現(xiàn)斷路器的分合操作。

控制室遠方操作：測控盤上SK轉(zhuǎn)換開關(guān)打屏控（當(dāng)?shù)兀┪?，通過控制屏分合閘按紐將操作命令傳遞至開關(guān)機構(gòu)箱，驅(qū)動分、合閘線圈。

就地操作：通過開關(guān)柜機構(gòu)箱上的操作按鈕進行就地操作。

因此，對無人值守的分區(qū)所、AT所，調(diào)度端在發(fā)控分合指令時，如開關(guān)拒動，供電調(diào)度首先在確認(rèn)遠動通道正常的情況下，查看調(diào)度SCADA系統(tǒng)界面是否有故障報文產(chǎn)生，如控制回路斷線、開關(guān)壓力異常、斷路器儲能異常等信號，對照故障報文通知檢修人員處理。

1 故障概況

2013年4月25日3時40分，接觸網(wǎng)天窗檢修結(jié)束，供電調(diào)度送電倒閘時，南京西開閉所292DL遠方拒動，立即通知檢修人員搶修，檢修人員到達現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)系開關(guān)柜本體電動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器輔助開關(guān)接觸不良，當(dāng)天進行了臨時處理，因故障未根本上消除，5月10日又發(fā)生了無法進行遠動、當(dāng)?shù)夭僮鳎绊懩暇┪鲃榆囁９╇?，造成滬寧城際多趟列車出庫晚點。

2 原因分析

高壓開關(guān)拒動其原因可分為兩類。一類是因電氣控制和輔助回路造成，表現(xiàn)為二次接線接觸不良，端子松動，接線錯誤，分合閘線圈因機構(gòu)卡澀或轉(zhuǎn)換開關(guān)不良而燒損，輔助開關(guān)切換不靈，以及操作電源、合閘接觸器、微動開關(guān)等故障，另一類是因操動機構(gòu)及傳動系統(tǒng)的機械故障造成，具體表現(xiàn)為機構(gòu)卡澀，部件變形或損壞，分合閘鐵芯松動、脫扣失靈等。

2．1 控制回路斷線

如圖1所示，SK為裝在測控盤上的遙控/屏控（調(diào)度/當(dāng)?shù)兀┎僮鬓D(zhuǎn)換開關(guān)，WK為分/合閘按紐，開關(guān)柜本體裝有電動、手動鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)及分/合閘按紐。斷路器的控制操作可

斷路器位置信號可以用紅、綠燈監(jiān)視，也可以用位置繼電器監(jiān)視?？刂苹芈窋嗑€是常見的故障報警信號，控制回路斷線信號是由跳位繼電器與合位繼電器常閉觸點串聯(lián)構(gòu)成的,不論什么原因引起跳位繼電器與合位繼電器同時失磁，控制回路斷線信號都將報出，也可依據(jù)分合閘紅綠指示燈都不亮來判斷。引起控制回路斷線，主要原因有控制保險熔斷，跳合閘線圈損壞，斷路器輔助接點接觸不良等。

控制回路斷線信號并不能監(jiān)視整個控制回路的完好性，在目前的情況下，基于廠家的設(shè)計，控制回路斷線信號僅僅是監(jiān)視保護屏外二次回路及開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)部回路的完好性。沒有控制回路斷線信號報出，并不能說明整個回路沒有問題。在沒有異常信號的情況下，我們從控制屏合閘，開關(guān)合不上，就說明回路有問題，或者開關(guān)有問題，可以逐級排查，在控制屏（測控屏，后臺機等）進行開關(guān)操作時，會啟動保護屏內(nèi)手合繼電器（SHJ）、手跳繼電器（STJ）,繼電器動作時會有很利索的“嚓嚓”的動作聲音，如果不能聽到繼電器動作的聲音，則說明保護屏內(nèi)操作繼電器沒有啟動，可能是控制開關(guān)有問題，或者二次回路接線有松動；也有可能是保護測控插板故障。如果操作箱內(nèi)繼電器能夠啟動，開關(guān)仍然不能合閘，則表明開關(guān)合閘線圈沒有啟動，說明問題仍然在二次設(shè)備、二次回路。如合閘線圈能夠進行正常啟動，機構(gòu)不動，要檢查開關(guān)是否已儲能（彈簧機構(gòu)）、有無相互關(guān)聯(lián)的閉鎖信號、開關(guān)的各種壓力指標(biāo)是否正常。根本點就是要判斷保護屏操作箱繼電器是否啟動，開關(guān)跳、合閘線圈是否啟動，據(jù)此來判斷是控制回路還是開關(guān)本體機械故障。

2.2 開關(guān)分、合閘線圈燒毀

在對高壓開關(guān)的操作過程中，每年都有分、合閘線圈燒毀的情況發(fā)生，出于保證設(shè)備故障時可靠跳閘的需要，開關(guān)跳閘的可靠性比較高，線圈燒毀主要集中在合閘線圈。

目前的微機保護控制回路全部帶有分、合閘自保持回路，不論是手動操作，還是自動操作。只要合閘命令發(fā)出以后，合閘回路就一直處于自保持狀態(tài)，直到開關(guān)合上以后，依靠斷路器輔助接點的切換，斷開合閘回路合閘電流。如果開關(guān)由于種種原因開關(guān)沒有合上，或者是合上以后斷路器輔助接點沒有切換到位，則合閘保持回路將一直處于保持狀態(tài)，這樣持續(xù)下去，將會把合閘線圈燒毀。

開關(guān)在未儲能情況下合閘，也會把合閘線圈燒毀。對于彈簧機構(gòu)，開關(guān)在未儲能情況下合閘，特別是無人值守的分區(qū)所、AT所的遙控操作，如果未儲能信號不能及時傳到調(diào)度端，將會使操作人員誤操作，造成合閘線圈燒毀，甚至于燒毀保護裝置插件。

對于有人值守的牽引所，如開關(guān)拒合時，發(fā)出“控制回路斷線”告警，值守人員應(yīng)立即斷開該斷路器的空氣開關(guān),過幾秒鐘以后再合上，以防止合閘線圈燒毀。調(diào)度遙控操作時，值守人員也要在操作前到開關(guān)本體進行檢查，檢查是否己儲能，操作完成后，也要到開關(guān)本體進行確認(rèn)分合是否正常。

2.3 開關(guān)操動機構(gòu)故障

在外部回路正常的情況下，“手動/電動”轉(zhuǎn)換開關(guān)性能不良，同樣引起開關(guān)拒合，將開關(guān)柜“手動/電動”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動”控制模式下，現(xiàn)場可以操作，而將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“電動”且“遠方”控制模式，開關(guān)拒動，轉(zhuǎn)換開關(guān)故障的主要原因是固定微動開關(guān)的螺絲緊固不足。開關(guān)經(jīng)常動作產(chǎn)生的震動，會使原先就緊固不足的螺絲松動，當(dāng)撥片在頂住微動開關(guān)動觸頭過程中，開關(guān)本體順著長方形滑動，微動開關(guān)無法閉合，這時開關(guān)本體一直處于手動模式，故無法進行相關(guān)電動操作。

斷路器輔助開關(guān)性能不良，造成行程開關(guān)動作而輔助開關(guān)位置卻不在相應(yīng)位置，儲能機構(gòu)中固定行程開關(guān)聯(lián)動機構(gòu)與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸的螺絲松動，聯(lián)動片與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸脫離，使得輔助開關(guān)無法置于正確位置，導(dǎo)致儲能電機一直轉(zhuǎn)動或不轉(zhuǎn)動，造成開關(guān)拒動或儲能電機燒損、傳動齒輪損壞。

據(jù)有關(guān)運行資料統(tǒng)計，開關(guān)柜機械故障特別是拒動故障發(fā)生的比例最高，這是因為與機械操作相關(guān)聯(lián)的元件非常多，包括分、合閘回路串聯(lián)有很多環(huán)節(jié)。而且開關(guān)的操作無規(guī)律性，有時候長時間不操作，有時候卻要頻繁操作。另外，還受氣候環(huán)境變化的影響。

經(jīng)過分析，造成本次斷路器拒動的主要原因是“手動/電動”轉(zhuǎn)換開關(guān)及輔助開關(guān)設(shè)備性能不良引起，加之檢修調(diào)試不當(dāng)，致使斷路器儲能合閘輔助連桿銅片彎曲損壞，影響了儲能回路、合閘回路的正常導(dǎo)通，開關(guān)無法儲能，使拒動故障升級。

3 對策措施

3．1 轉(zhuǎn)換開關(guān)性能不良處理措施

（1）加設(shè)固定板、增強轉(zhuǎn)換開關(guān)機械穩(wěn)定性。對微動開關(guān)加裝固定板，拆除固定微動開關(guān)的螺絲，換為螺絲與固定板裝置。如圖2、圖3所示。

圖2 轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)圖

圖3 將原螺絲改為固定板圖

增設(shè)固定板可以增加受力面，避免了現(xiàn)場緊固上端螺絲的用力過大而破壞微動開關(guān)及其絕緣護片；再者，提高了安裝工藝質(zhì)量。由于受操作空間所限，維修人員拆裝單個螺絲難度較大，使用帶有內(nèi)螺紋的固定板，從一定程度上減少了緊固螺絲的難度。

（2）增加頂緊螺絲，提高撥片的穩(wěn)定性。

增加頂緊螺絲是給撥片在轉(zhuǎn)動至電動位置時增加一個支點，撥片在頂住微動開關(guān)時的位置較未增加頂緊螺絲時要穩(wěn)定，同時在一定程度上減少了因震動或微動開關(guān)發(fā)生位移的隱患。

（3）短接微動開關(guān)，使開關(guān)柜處于電動狀態(tài)。

短接微動開關(guān)有兩種措施：一是機械短接，即尼龍扎帶綁扎動觸頭，直接閉合微動開關(guān)。二是電氣短接，即短接微動開關(guān)所在回路電氣接點，使得開關(guān)柜處于電動狀態(tài)。

3.2 輔助開關(guān)性能不良處理措施

對于輔助開關(guān)固定螺栓松動而可能導(dǎo)致儲能機構(gòu)損壞的故障，處理方法有：

先檢查手動/電動轉(zhuǎn)化開關(guān)工作狀態(tài)是否正常，其正常時，再檢查輔助開關(guān)相關(guān)接點是否導(dǎo)通。相應(yīng)電路處于正常狀態(tài)時，檢查輔助開關(guān)底座固定螺栓緊固情況，最后對聯(lián)動片與輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸的緊固螺絲進行檢查。

對該螺絲緊固需要注意：一是如果輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸與聯(lián)動片脫離，這時應(yīng)檢查輔助開關(guān)的位置是否與儲能裝置的位置相對應(yīng)，核對確認(rèn)后再進行緊固；二是可在緊固螺絲上涂適量螺紋膠，再進行緊固，這里仍需要注意的是螺絲一定要緊固到位。如圖4、圖5所示。4結(jié)束語

圖4 輔助開關(guān)轉(zhuǎn)軸與聯(lián)動片位置圖

圖5 螺絲緊固未松動示意圖

實踐證明，經(jīng)過改進后，有效地減少了開關(guān)拒動現(xiàn)象的發(fā)生，提高了設(shè)備運行的可靠性。對于無人值守的分區(qū)所、AT所，斷路器能迅速準(zhǔn)確分合至關(guān)重要，一旦拒動勢必造成事故擴大，設(shè)備損壞、影響鐵路行車安全等嚴(yán)重后果，所以對斷路器拒動必須引起高度重視，尤其對斷路器機械原因引起的故障，一旦有拒動現(xiàn)象，應(yīng)馬上組織人員查明原因根除隱患，同時還應(yīng)重視檢修維護管理工作，定期維護保養(yǎng)。

[1]瞿兆良.變配電技術(shù).中國鐵道出版社，2005.

[2]王永康.繼電保護及自動裝置.中國鐵道出版社，2006.

[3]阿?，mGIS柜操作使用說明.

責(zé)任編輯：宋飛朱挺

來稿時間：2014-11-27