高若蘭

(國網(wǎng)龍巖供電公司,福建 龍巖 364099)

0 引言

在變電站檢修工作中,經(jīng)常遇到斷路器拒分、拒合的情況,使斷路器分閘、合閘操作無法進行,特別是當線路故障繼電保護動作時,斷路器跳閘失敗,將增大電網(wǎng)停電面積,嚴重危害電網(wǎng)運行安全。本文針對兩起B(yǎng)LG1002A型的斷路器無法合閘的事故,分析原因并提出防范措施。

1 事故過程

某220 kV變電站進行保護改造工作。在傳動過程中發(fā)現(xiàn):①1號主變壓器220 kV側(cè)22A斷路器無法合閘,現(xiàn)場檢查22A斷路器分閘且已儲能,閉鎖桿下落與閉鎖盤形成機械閉鎖;②220 kVⅠ/Ⅲ段母分220斷路器存在分閘-合閘無延時操作(操作間隔小于300 ms),不能合閘,現(xiàn)場檢查故障狀態(tài)與22A斷路器一致。綜合判斷兩起事故原因均為斷路器機構(gòu)主軸打扭造成。

2 現(xiàn)場檢查及處理

2臺斷路器均為同批次同型號產(chǎn)品,生產(chǎn)廠家為北京ABB高壓開關設備有限公司,型號為HPL245B1,機構(gòu)型號為BLG1002A,出廠日期為2005年10月。

該斷路器特點:機構(gòu)箱內(nèi)有1組合閘彈簧,在每相斷路器下方單獨設置1個分閘彈簧(共3個分閘彈簧),當斷路器在儲能后完成合閘操作時,合閘彈簧釋能,合上斷路器,一部分能量用于3個分閘彈簧儲能［1-3］。

斷路器特性試驗數(shù)據(jù)要求:合閘速度為5.1～5.8 m/s,合閘時間不大于65 ms,分閘速度為7.0～8.2 m/s,分閘時間為18～22 ms,合閘、分閘時間不大于50 ms。

2.1 1號主變壓器220 kV側(cè)22A斷路器

現(xiàn)場檢查斷路器分閘且已儲能,閉鎖桿與閉鎖盤現(xiàn)場位置如圖1所示,閉鎖盤與閉鎖桿之間呈一定角度位移,斷路器機構(gòu)不能執(zhí)行合閘操作。正常情況下斷路器分閘且已儲能時,閉鎖桿應抬起一定角度,與閉鎖盤不構(gòu)成機械閉鎖,斷路器機構(gòu)能執(zhí)行合閘操作,如圖2所示。

圖1 閉鎖盤與閉鎖桿現(xiàn)場位置

圖2 斷路器正常狀態(tài)

斷路器機構(gòu)正常閉鎖狀態(tài)如圖3所示,機構(gòu)打扭主軸如圖4所示。更換新主軸后,斷路器分閘且未儲能時進行機械特性測試,斷開斷路器儲能電源,使用機械特性儀進行合閘操作,發(fā)現(xiàn)22A斷路器機構(gòu)主軸旋轉(zhuǎn)不足1圈,如圖5所示,特性儀數(shù)據(jù)如圖6所示,斷路器觸頭已接觸,經(jīng)緩慢釋放彈簧能量到一定程度時,斷路器出現(xiàn)自動分閘動作。分析可知:①合閘操作時,觸頭雖有接觸,但合閘不到位;②合閘操作后,分閘拐臂未與分閘摯子上扣,導致出現(xiàn)自動分閘動作。

圖3 斷路器機構(gòu)正常閉鎖狀態(tài)

圖4 斷路器機構(gòu)打扭主軸

圖5 閉鎖盤不到位

圖6 斷路器事故特性曲線

由圖6可知,22A斷路器合閘速度為4.6 m/s,低于合閘速度要求,說明合閘彈簧疲勞,導致所儲能量不能滿足斷路器正常合閘需要。

對合閘彈簧進行調(diào)整:彈簧固定端下移25 mm,根據(jù)彈簧彈力曲線,每壓緊5 mm,速度提升0.1 m/s;然后進行機械特性試驗,斷路器能正常進行合閘、分閘操作,特性曲線如圖7所示;同時測量合閘速度為5.3 m/s,分閘速度為7.4 m/s,合閘、分閘的時間滿足運行設備要求。

圖7 斷路器正常特性曲線

2.2 220 kVⅠ/Ⅲ段母分220斷路器

在事故處理中發(fā)現(xiàn)220斷路器傳動接線同時接在分閘、合閘繞組上,試驗時分閘、合閘繞組同時帶電,導致220斷路器發(fā)生“一分即合”的故障。

更換220斷路器主軸并做機械特性試驗,斷路器能合閘到位,但合閘速度僅為4.8 m/s,不符合要求;分閘速度為7.4 m/s,符合要求。緊固合閘彈簧(固定端下移35 mm),合閘速度為5.3 m/s,符合要求。

3 事故原因分析

BLG1002A機構(gòu)機械閉鎖條件如下［4］。

a.在斷路器合閘的情況下,閉鎖桿與閉鎖盤形成機械閉鎖,確保機構(gòu)無法再次完成合閘操作。

b.在斷路器分閘且彈簧未儲能的情況下,閉鎖桿與閉鎖盤形成機械閉鎖,即在彈簧未完全儲能的情況下,機構(gòu)無法完成合閘操作。

c.當主軸打扭時,因機構(gòu)配合度變化,盡管斷路器處于分閘且已儲能的狀態(tài),閉鎖桿與閉鎖盤仍形成機械閉鎖,機構(gòu)無法完成合閘操作。

3.1 1號主變壓器220 kV側(cè)22A斷路器

通過檢查和測試,分析合閘彈簧能量不足是造成22A斷路器扭軸的根本原因。在機構(gòu)得到合閘命令后,合閘彈簧完全釋放,并帶動主軸上的凸輪轉(zhuǎn)動,凸輪推動分閘拐臂向合閘方向運動;由于合閘能量不足,導致斷路器合閘不到位(該故障在第1次測試時復現(xiàn)),凸輪與分閘拐臂并沒有脫開,此時儲能電動機已正常啟動,為合閘彈簧儲能(該能量是導致扭軸的能量來源),當合閘彈簧儲能能量大于分閘彈簧的反作用力時,電動機帶動機構(gòu)內(nèi)部凸輪轉(zhuǎn)動繼續(xù)合閘操作(慢合過程);在過凸輪頂點后,由于此時合閘拐臂呈自由狀態(tài)(正常為合閘拐臂扣壓在合閘摯子上以保持合閘彈簧能量),合閘彈簧能量急速釋放,導致合閘拐臂以高速猛烈撞擊合閘摯子,主軸在高速情況下發(fā)生驟停,安裝在主軸上的凸輪在巨大的慣性作用下使對應的主軸花鍵部分扭曲［5］。

3.2 220 kVⅠ/Ⅲ段母分220斷路器

通過檢查、測試以及現(xiàn)場操作方式調(diào)查,分析接線錯誤使分閘、合閘繞組在操作時同時帶電是造成220斷路器扭軸的主要原因。當220斷路器處于合閘已儲能狀態(tài)時,無延時進行分閘、合閘動作,導致分閘彈簧帶動拐臂運動,合閘彈簧帶動凸輪運動,最終造成凸輪與拐臂對頂,重復斷路器慢合,致使主軸打扭［6］。

4 整改措施

由于該斷路器為三相共體機構(gòu),在斷路器進行分閘、合閘動作時需要很大合閘功,運行較長年限后機構(gòu)易出現(xiàn)合閘彈簧疲勞現(xiàn)象。目前未配備廠家專用斷路器機械特性儀導致試驗數(shù)據(jù)與廠家規(guī)定值有較大偏差,無法準確判斷機構(gòu)彈簧是否已經(jīng)出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象,當彈簧進一步疲勞,在極端情況下會導致斷路器無法合閘到位,滅弧室爆炸的事故。事故斷路器整改措施如下［7-10］。

a.對運行12年以上BLG1002A機構(gòu)進行維護,開展機械行程測試,保存行程曲線圖并對斷路器分閘、合閘速度進行分析,及時調(diào)整彈簧壓縮量確保斷路器動作正確;對連續(xù)運行20年以上且合閘彈簧已不能壓縮的斷路器及時更換合閘彈簧。

b.按銘牌要求操作斷路器,分閘與合閘操作間隔0.3 s,一次合閘、分閘操作與下一次合閘、分閘操作間隔3 min。

c.對斷路器進行傳動試驗前,先斷開儲能電源,在確保絕緣合格與回路正確的情況下進行遙控合閘操作,確認斷路器合閘到位后,方可繼續(xù)開展其他工作;若出現(xiàn)合閘未到位的情況,立即停止工作,在專業(yè)人員操作下釋放彈簧能量,由具有斷路器專業(yè)技能水平且技術(shù)能力強的現(xiàn)場工作人員對斷路器進行修復工作,以防止在停送電過程中造成斷路器損壞。

5 結(jié)論

a.在日常停電檢修工作中,及時開展斷路器分閘、合閘速度測試,根據(jù)廠家對斷路器特性試驗的要求及時調(diào)整分閘、合閘彈簧,徹底解決因彈簧疲勞導致的慢合事故。

b.保證二次回路接線正確再進行操作,避免因分閘、合閘繞組同時帶電導致主軸打扭。

c.在進行斷路器傳動操作時,應注意斷路器銘牌上特別強調(diào)的操作事項,最大程度避免非常規(guī)操作帶來的設備損壞。