李國(guó)正，葉　輝，趙巧洪

（二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花，617000）

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斷路器機(jī)械特性測(cè)試故障分析

李國(guó)正，葉輝，趙巧洪

（二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花，617000）

分析了一例因控制電纜屏蔽層未做防護(hù)，屏蔽層和二次插把外殼短接，導(dǎo)致地刀動(dòng)觸頭側(cè)接地，導(dǎo)致斷路器機(jī)械特性測(cè)試結(jié)果異常的故障，介紹了故障原因查找過(guò)程和故障排除方法。

斷路器；分合閘特性測(cè)試；屏蔽線

0　前言

氣體絕緣全封閉組合電器（GAS INSULATED SWITCHGEAR，簡(jiǎn)稱GIS）因其結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)工作量很小等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于高壓、超高壓輸配電領(lǐng)域。斷路器的分合閘時(shí)間測(cè)定是日常檢測(cè)維護(hù)的關(guān)鍵項(xiàng)目之一，通過(guò)測(cè)定斷路器的分、合閘線圈從接到動(dòng)作指令到主觸頭斷開(kāi)、電弧熄滅或者接觸所用的時(shí)間等特征參數(shù)，可以反映斷路器開(kāi)斷速度和健康狀況，因此需要在實(shí)際工作中根據(jù)規(guī)程定期測(cè)量［1］。

1　發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

二灘水電站GIS 5041開(kāi)關(guān)單元共有1組斷路器，3組隔離開(kāi)關(guān)，3組接地開(kāi)關(guān)，1組快速接地開(kāi)關(guān)。其中斷路器為某公司ELK-SP3型SF6氣體絕緣臥式雙斷口斷路器，操作機(jī)構(gòu)為HMB-8型液壓操作機(jī)構(gòu)，額定電壓550 kV，SF6氣體額定壓力0.6 MPa。隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)均配用DH3型電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，三相聯(lián)動(dòng)操作。接地開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)安裝在C相接地開(kāi)關(guān)上方，外殼和C相接地開(kāi)關(guān)連接在一起。

5041開(kāi)關(guān)單元主接線如圖1所示。

圖1　5041開(kāi)關(guān)單元主接線圖Fig.1 The main wiring diagram of switch unit 5041

對(duì)5041開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行定期分合閘動(dòng)特性測(cè)試，試驗(yàn)前二石二線已停電，5041開(kāi)關(guān)處于分閘位置，兩側(cè)隔刀50411、50412、50421、50416處于分閘位置，接地開(kāi)關(guān)504117、504127、504217、504167、5041617處于合閘位置，但504127和外殼接地連片已斷開(kāi)，試驗(yàn)需要的二次措施已完成。

使用TM1600斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀，進(jìn)行5041開(kāi)關(guān)合閘操作。開(kāi)關(guān)合閘動(dòng)作正常、指示正確，但未測(cè)出C相合閘時(shí)間；再次進(jìn)行分閘、合閘操作，其動(dòng)作、指示均正常，仍未測(cè)出C相動(dòng)作時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　開(kāi)關(guān)分、合閘測(cè)試結(jié)果Table 1 Test result of the switch off and switch on

使用MOM-690直阻測(cè)試儀，對(duì)開(kāi)關(guān)主回路進(jìn)行直阻測(cè)量。方法為：測(cè)試儀的兩端分別夾在504117、504127地刀處，利用接地網(wǎng)與開(kāi)關(guān)主回路構(gòu)成通路，通入DC 200A電流。測(cè)試結(jié)果為A相137 μΩ，B相135 μΩ，C相112 μΩ。

考慮到之前測(cè)試三相主回路的直阻均在130～140 μΩ之間，且斷路器運(yùn)行之后主回路直阻減小的可能性很小，因此認(rèn)為C相動(dòng)作時(shí)間無(wú)法測(cè)出，原因在于C相設(shè)備本身，而非試驗(yàn)儀器。

2　問(wèn)題分析

查閱資料得知，TM1600斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀對(duì)斷路器分、合閘的時(shí)間測(cè)量實(shí)質(zhì)上考察的是電位的變化。測(cè)試時(shí)認(rèn)為斷路器兩端電位變化的時(shí)間為終結(jié)時(shí)刻，線圈通電時(shí)間為起始時(shí)刻，兩者之間就是斷路器的動(dòng)作時(shí)間［2］。此處斷路器進(jìn)行分合閘操作，C相的動(dòng)作時(shí)間均未測(cè)出，說(shuō)明試驗(yàn)期間C相斷路器兩側(cè)接地開(kāi)關(guān)的電位未發(fā)生變化。

對(duì)斷路器進(jìn)行分閘操作，用萬(wàn)用表分別測(cè)量?jī)山拥亻_(kāi)關(guān)間三相主回路的絕緣情況，測(cè)得A相8.5 ΜΩ，B相9.2 ΜΩ，C相0.47 Ω。此時(shí)，分析造成C相未測(cè)得分合閘時(shí)間的原因，有下列兩種：

（1）斷路器進(jìn)行分閘操作，雖然斷路器指示正常，但動(dòng)靜觸頭并未完全斷開(kāi)，一直處于導(dǎo)通狀態(tài)；

（2）斷路器分閘狀態(tài)時(shí)，504127接地開(kāi)關(guān)發(fā)生了接地，因此造成測(cè)量電阻等效為兩接地開(kāi)關(guān)間罐體金屬外殼的電阻。

考慮到斷路器主回路合閘時(shí)的電阻為微歐級(jí)，且斷路器動(dòng)作和狀態(tài)指示均無(wú)異常，因此認(rèn)為第二種可能性比較大。為驗(yàn)證猜測(cè)的正確性，將504127接地開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘操作，現(xiàn)場(chǎng)用萬(wàn)用表測(cè)量504127各相對(duì)地的絕緣電阻，結(jié)果為A、B兩相均大于600ΜΩ，C相為0.51 Ω，因此認(rèn)為猜測(cè)正確。此時(shí)，504127是怎么發(fā)生接地的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)，有以下三種猜測(cè)：

（1）504127的動(dòng)閘刀與金屬罐體內(nèi)壁發(fā)生接觸，造成接地短路；

（2）504127本體與斷路器罐體之間的絕緣法蘭被破壞，絕緣性能下降；

（3）考慮到504127三相聯(lián)動(dòng)，操作機(jī)構(gòu)安裝在C相，操作電機(jī)的電源線以及控制信號(hào)線的插拔均安裝在C相。因?yàn)?04127的接地連片已經(jīng)解開(kāi)，除兩插拔外和外界無(wú)電氣聯(lián)系，因此懷疑接地短路由兩個(gè)二次插拔造成。

對(duì)于第一種猜測(cè)，因?yàn)?041開(kāi)關(guān)單元從上次檢修結(jié)束投入運(yùn)行以來(lái)，沒(méi)有進(jìn)行分合閘動(dòng)作，且504127動(dòng)閘刀運(yùn)動(dòng)方向與管壁垂直，與管壁之間安裝有瓷絕緣套，因此認(rèn)為發(fā)生較大變形導(dǎo)致與金屬罐體內(nèi)壁發(fā)生接觸造成接地短路的可能性很小。對(duì)于第二種猜測(cè)，因?yàn)?04127本體與斷路器罐體之間的絕緣法蘭無(wú)論是運(yùn)行還是檢修期間都不受高壓、高溫、強(qiáng)振動(dòng)等惡劣因素的作用，且即使受到破壞，也不可能從一絕緣體變成良導(dǎo)體。因此，認(rèn)為第二種猜測(cè)不成立。對(duì)于第三種猜測(cè)，考慮到C相與A、B兩相的不同之處，咨詢廠家之后，將接地開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱子上的兩個(gè)插拔分別拔出。當(dāng)拔出插拔P2時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量504127 C相對(duì)地絕緣，結(jié)果為 0.50 Ω；把插拔P1也拔出時(shí)，再次測(cè)量504127 C相對(duì)地絕緣，結(jié)果為8.7ΜΩ。因此認(rèn)為504127 C相通過(guò)插拔P1發(fā)生了接地。

3　解決問(wèn)題

檢查插拔P1，發(fā)現(xiàn)其屏蔽線有松散現(xiàn)象，并碰觸到插拔的一顆固定螺桿，用萬(wàn)用表測(cè)量該螺桿對(duì)地絕緣情況，測(cè)試結(jié)果為0.31 Ω。因?yàn)樵撀輻U固定在接地開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)箱的金屬外殼上，而接地開(kāi)關(guān)的外殼和操作機(jī)構(gòu)的外殼連在一起，所以即使解開(kāi)了接地連片，504127 C相依然通過(guò)碰觸到螺桿上的屏蔽線保持接地。整理松散的屏蔽線，用3M黃色絕緣膠帶進(jìn)行整包扎，之后將插拔回插。如圖2所示。

圖2　設(shè)備結(jié)構(gòu)實(shí)物圖Fig.2 Equipment structure

測(cè)量504127 C相對(duì)地絕緣，結(jié)果為8.5ΜΩ，與A、B兩相情況相近。

重新進(jìn)行開(kāi)關(guān)分合閘特性試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

參考廠家標(biāo)準(zhǔn)：合閘時(shí)間48～60 ms，合閘不同期不大于4 ms；分閘時(shí)間15～24 ms，分閘不同期不大于2 ms。所有測(cè)試結(jié)果均符合廠家標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)關(guān)分合閘特性試驗(yàn)合格［3］。

表2　斷路器分合閘特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Test data of the characteristics in switch off and switch on of the circuit breaker

重新進(jìn)行斷路器主回路直阻測(cè)試，測(cè)得A相140 μΩ，B相135 μΩ、C相136 μΩ。開(kāi)關(guān)主回路直阻測(cè)試結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)相比無(wú)明顯變化，直阻測(cè)試試驗(yàn)合格。

4　結(jié)語(yǔ)

本次故障是典型的二次回路故障影響一次設(shè)備檢測(cè)結(jié)果案例，為電力檢修工作提供了一點(diǎn)有益的、可供借鑒和推廣的經(jīng)驗(yàn)：電力檢修工作需要綜合性的知識(shí)結(jié)構(gòu)，需要認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的分析方法。表現(xiàn)為一次或二次設(shè)備的故障，其真正的原因可能是其他系統(tǒng)故障作用。作為電站的設(shè)備檢修維護(hù)人員，要能夠根據(jù)故障的表現(xiàn)形式，結(jié)合設(shè)備、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和儀器的工作原理查找引起故障的真正原因，不應(yīng)僅拘泥于設(shè)備或系統(tǒng)本身，以免出現(xiàn)分析偏差，發(fā)生不必要的設(shè)備拆解或擴(kuò)大故障處理工作范圍的結(jié)果。

［1］顧顯華，曹陽(yáng)，李凱.500 kV GIS及罐式斷路器分合閘時(shí)間測(cè)試結(jié)果探討［J］.山東電力技術(shù)，2010（2）：18-20.

［2］上海保伽瑪電氣設(shè)備有限公司.TM1600斷路器機(jī)械特性測(cè)試儀操作手冊(cè)［M］.

［3］沈陽(yáng)高壓開(kāi)關(guān)有限責(zé)任公司.ELK3型六氟化硫封閉式組合電器安裝使用說(shuō)明書［M］.

In this paper，a fault in mechanical characteristic test of circuit breaker caused by the failure of shield cable was analyzed.As well，the whole process of cause finding and problem solving are introduced，for reference.

circuit breaker；mechanical characteristic test；shield cable

TM56

B

1671-1092（2016）02-0061-03

2015-07-06

李國(guó)正（1988-），男，河南鄲城縣人，本科，從事電氣一次設(shè)備檢修維護(hù)工作。

作者郵箱：1097576182@qq.com

Title：Fault analysis on mechanical characteristic test of circuit breaker//by LI Guo-zheng，YE Hui and ZHAO Qiao-hong//Ertan Hydropower Plant