馬 凱，晏 松，黃道均，彭翔天，潘 巖

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 230009)

輔助開關(guān)廣泛運用于隔離開關(guān)與斷路器等變電設備，在設備的信號、控制回路及聯(lián)鎖保護回路中起到重要作用[1-2]。輔助開關(guān)在斷路器中主要運用于儲能控制回路和分合閘控制回路中，輔助開關(guān)在外部機械力量的帶動下，使自身的觸點開閉狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而達到實現(xiàn)斷路器的儲能和分合閘功能控制[3-6]。如果輔助開關(guān)在運行過程中出現(xiàn)故障，發(fā)生觸點切換不到位或者不切換的狀況，就會導致斷路器分合閘回路與儲能回路開路，無法實現(xiàn)電動分合等功能，甚至造成設備損壞。

1 設備故障經(jīng)過

某500 kV變電站500 kV設備采用SF6全封閉組合電器(GIS)，生產(chǎn)廠家為蘇州阿爾斯通高壓電氣開關(guān)有限公司。該變電站5052斷路器機構(gòu)為彈簧機構(gòu)，斷路器型號為CB550-Ⅲ，出廠日期為2014年1月，投運時間為2015年12月。該斷路器銘牌如圖1所示。

2020年6月7日，變電站運維人員在5052間隔綜合自動化改造完成后，對5052間隔進行送電，在遠方合閘命令發(fā)出后，顯示5052斷路器合閘失敗。

圖1 斷路器設備銘牌

在5052間隔匯控柜進行就地合閘操作時，聽見斷路器動作的聲音后，斷路器非全相繼電器立即動作，合閘相立即分閘。經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，確定為5052斷路器B相和A相無法合閘。

2 故障查找

2.1 5052斷路器A相故障查找

當5052斷路器送電不成功后，檢修人員立即趕赴現(xiàn)場展開檢查。現(xiàn)場檢查5052斷路器A相本體SF6壓力、外觀及機構(gòu)箱內(nèi)部均正常，但5052斷路器A相儲能指示存在問題。5052斷路器儲能電源已送電，但斷路器儲能指示依然顯示為未儲能。

現(xiàn)場技術(shù)人員立即判斷斷路器A相儲能回路可能存在問題，立即查閱廠家提供的設備圖紙，在斷路器未儲能情況下，對斷路器A相儲能回路進行斷路器二次回路排查。發(fā)現(xiàn)A相儲能回路中輔助開關(guān)SL2觸點1-2觸點與觸點3-4均處于斷開狀態(tài)，如圖2所示(圖2狀態(tài)為彈簧已儲能)。

圖2 斷路器儲能控制回路局部

圖2中M為儲能電機，斷路器儲能回路串入輔助開關(guān)SL2觸點1-2和觸點3-4如紅圈標注所示。在正常情況下，當機構(gòu)處于未儲能狀態(tài)，儲能回路中SL2的觸點1-2和觸點3-4應為導通狀態(tài)，儲能回路得以導通，電機啟動為儲能彈簧儲能。而現(xiàn)場情況中，機構(gòu)處于未儲能狀態(tài)，觸點1-2和觸點3-4開路，無法使儲能電機回路導通得電，現(xiàn)場檢修人員推測機構(gòu)無法儲能的原因為輔助開關(guān)SL2行程切換不到位。

現(xiàn)場隨即對輔助開關(guān)SL2外觀進行檢查，并未發(fā)現(xiàn)異常。依據(jù)設備圖紙，測量輔助開關(guān)SL2對觸點通斷狀態(tài)進行檢查，發(fā)現(xiàn)檢查結(jié)果如表1所示。

表1 輔助開關(guān)SL2觸點狀態(tài)檢查表

由表1可知，SL2每對觸點均處于斷開狀態(tài)，與圖紙標注的SL2 2種狀態(tài)都不同，現(xiàn)場技術(shù)人員推測輔助開關(guān)SL2內(nèi)部發(fā)生故障，從而導致輔助開關(guān)無法切換到位。

2.2 5052斷路器B相故障查找

檢修人員對A相檢查完成后，立即對B相進行檢查，現(xiàn)場檢查5052斷路器B相本體SF6壓力、儲能、外觀及機構(gòu)箱內(nèi)部均正常。

按照圖紙，對5052斷路器B相進行檢查。通過對5052斷路器B相的二次回路排查，發(fā)現(xiàn)在斷路器處于分位且機構(gòu)未儲能情況下(與廠家圖紙狀態(tài)一致)，5052斷路器B相合閘回路中，航空插頭X1A的觸點6和觸點7之間不通，如圖3所示。

圖3 5052斷路器合閘控制回路

航空插頭X1A觸點6和觸點7之間串聯(lián)著5052 B相的合閘線圈Y1、5052 B相輔助開關(guān)S1的常閉觸點9-10和5052 B相輔助開關(guān)SL的常閉觸點9-10。其中航空插頭X1A、輔助開關(guān)S1和輔助開關(guān)SL均固定在機構(gòu)箱內(nèi)的一塊鋼板上?，F(xiàn)場技術(shù)人員用手晃動鋼板，航空插頭X1A的觸點6-7會出現(xiàn)短暫導通的情況。

現(xiàn)場技術(shù)人員推測，航空插頭觸點6-7接觸不良，隨即拆下航空插頭X1A進行解體檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)航空插頭1根插針損壞，但并不是觸點6和觸點7的插針，航空插頭X1A觸點6和觸點7接觸良好。隨即對觸點6和觸點7之間的輔助開關(guān)S1和SL1進行檢查，通過檢查發(fā)現(xiàn)，斷路器處于分位，且機構(gòu)已儲能情況下，本應為導通的S1觸點9-10為斷路狀態(tài)。輔助開關(guān)S1具有8對觸點，現(xiàn)場技術(shù)人員隨即依據(jù)廠家圖紙對輔助開關(guān)進行檢查，檢查結(jié)果如表2所示。表2中理論狀態(tài)即為圖紙顯示通斷狀態(tài)。

表2 輔助開關(guān)S1觸點狀態(tài)檢查表

由表2 可知，輔助開關(guān)S1每對觸點均處于斷路狀態(tài)，與5052斷路器A相輔助開關(guān)SL2情況類似，明顯不同于圖紙規(guī)定的狀態(tài)。現(xiàn)場技術(shù)人員推測輔助開關(guān)S1已發(fā)生故障，無法切換到位。

隨后現(xiàn)場技術(shù)人員對5052斷路器分合閘線圈進行檢查，發(fā)現(xiàn)主分閘線圈電阻只有0.4 Ω，遠小于線圈額定電阻35.5 Ω。現(xiàn)場技術(shù)人員推測線圈可能已經(jīng)燒毀。

3 原因分析

3.1 輔助開關(guān)SL2和S1故障原因分析

從現(xiàn)場檢查情況分析，5052斷路器A相輔助開關(guān)SL2切換不到位。隨即斷開斷路器控制電源等二次空氣開關(guān)，在使用萬用表確認二次回路零電位后，對輔助開關(guān)SL2進行拆解檢查。在拆解時發(fā)現(xiàn)2點異常。

a.在拆除輔助開關(guān)SL2時，發(fā)現(xiàn)機構(gòu)帶動輔助開關(guān)切換的拐臂與輔助開關(guān)切換的部位連接螺絲已經(jīng)松動。

b.將輔助開關(guān)拆解后發(fā)現(xiàn)，輔助開關(guān)內(nèi)多數(shù)固定觸指有電弧灼燒痕跡，數(shù)個觸指電弧灼燒較為嚴重，如圖4所示。

圖4 輔助開關(guān)內(nèi)部固定觸指

對5052斷路器B相輔助開關(guān)S1進行拆解檢查時，情況與SL2情況一致，不僅機構(gòu)帶動輔助開關(guān)切換的拐臂與輔助開關(guān)切換部位連接螺絲松動，而且輔助開關(guān)內(nèi)部觸指存在多處電弧灼燒痕跡。

通過現(xiàn)場檢查，檢修人員推測，由于機構(gòu)帶動輔助開關(guān)切換的拐臂與輔助開關(guān)切換部件之間螺絲松動，導致輔助開關(guān)在機構(gòu)帶動切換時行程不足，輔助開關(guān)內(nèi)部切換不到位，從而導致相應觸點沒有導通，斷路器無法電動操作。

從輔助開關(guān)內(nèi)部電弧灼燒痕跡來判斷，該輔助開關(guān)在運行過程中還存在接觸不良的情況，所以用手晃動輔助開關(guān)S1所在的固定鋼板時，S1會發(fā)生短暫的接通，從而導致航空插頭X1A的觸點6-7會出現(xiàn)短暫導通的情況。

3.2 合閘線圈Y1燒毀原因分析

現(xiàn)場技術(shù)人員在拆解完輔助合閘后，拆解分閘線圈。當主分閘線圈被拆下后發(fā)現(xiàn)，主分閘線圈燒損嚴重，外表有金屬融化物溢出，如圖5所示。

現(xiàn)場技術(shù)人員查閱5052合閘主分閘回路廠家圖紙，查找原因，如圖6所示。

圖5 斷路器B相主分閘線圈

圖6 斷路器B相主分閘控制回路

在5052斷路器主分閘回路中，分閘回路串入了輔助開關(guān)S1的常開觸點1-2。當斷路器處于合位，分閘回路的輔助開關(guān)S1觸點1-2閉合。當斷路器分閘時，分閘線圈得電，輔助開關(guān)拐臂帶動S1切換，觸點1-2由閉合轉(zhuǎn)為斷路，切斷分閘回路，線圈失電。

由以上分析可知，輔助開關(guān)S1在實際運行過程中存在切換不到位的情況，導致在斷路器分閘時，本應斷開的觸點1-2仍然導通，造成線圈長時間帶電，導致主分閘線圈燒毀。

4 整改措施

2020年6月8日，現(xiàn)場技術(shù)人員結(jié)合5052斷路器故障原因，對5052斷路器進行故障整改。

a.更換輔助開關(guān)S1和SL2。由于斷路器分合過程中機構(gòu)會產(chǎn)生巨大震動，螺絲極易發(fā)生松動，為防止機構(gòu)帶動輔助開關(guān)切換的拐臂與輔助開關(guān)切換部件之間的螺絲再次松動，給螺絲涂上防松膠，以達到固定螺絲的目的。在輔助開關(guān)安裝完成后，通過現(xiàn)場機構(gòu)手動分合，檢查輔助開關(guān)S1各觸點在斷路器不同狀態(tài)下的通斷狀態(tài)。同時送上5052斷路器的儲能電源，檢查5052斷路器是否能夠正常儲能，同時對輔助開關(guān)SL2通斷狀態(tài)進行檢查。

b.更換主分閘線圈，在更換主分閘線圈前，仔細核對線圈型號，并測量線圈電阻，在標準誤差范圍內(nèi)即滿足更換要求，更換主分閘線圈。

c.對更換輔助開關(guān)和主分閘線圈后的5052斷路器進行動作特性試驗，其分合閘動作電壓、合閘時間與合閘速度均在廠家說明書要求范圍內(nèi)。隨后又進行遠方操作，分合閘功能恢復正常。

5 結(jié)語

本次5052斷路器故障是由輔助開關(guān)外部帶動拐臂與輔助開關(guān)切換部件之間的固定螺絲松動，導致輔助開關(guān)切換不到位而引發(fā)的故障，該故障直接導致斷路器的儲能及分合閘功能異常，甚至造成分閘線圈燒毀，損壞斷路器其他零部件。雖然沒有引起其他擴大事故，但是給電網(wǎng)的生產(chǎn)調(diào)度帶來不利影響，是一起裝配工藝不達標導致的設備缺陷。該型號輔助開關(guān)廣泛使用于該站500 kV斷路器二次回路中，為了吸取經(jīng)驗教訓，防止類似缺陷再度影響電力設備的正常運行，下一步在停電條件允許的情況下，對使用該型號輔助開關(guān)進行專項排查。