开闭所GIS柜断路器拒动原因分析及对策

陆伟光 上海铁路局调度所

开闭所GIS柜断路器拒动原因分析及对策

陆伟光 上海铁路局调度所

针对沪宁城际南京西开闭所GIS开关柜断路器拒动故障，分析得出开关柜本体电动/手动转换开关、断路器辅助接点接触不良是主要原因，并对断路器拒动的相关原因及对策进行探讨。

高铁供电；开关拒动；原因分析；对策措施

近年来，随着我局客运专线的相继开通，GIS开关柜作为主流产品已经广泛投运于铁路牵引变电所、分区所、电力配电所中。但是，由于开关柜本体机械卡滞、远动通道不良、微机保护测控出口板故障等原因，沪宁城际、宁杭客专自投运以来，断路器拒动的事件时常发生，严重影响铁路供电的可靠运行。通过下列几种方式：

调度遥控操作：测控盘上SK转换开关打遥控（调度）位，调度端发遥控命令，通过通信设备将操作指令传递至保护测控盘，实现断路器的分合操作。

控制室远方操作：测控盘上SK转换开关打屏控（当地）位，通过控制屏分合闸按纽将操作命令传递至开关机构箱，驱动分、合闸线圈。

就地操作：通过开关柜机构箱上的操作按钮进行就地操作。

因此，对无人值守的分区所、AT所，调度端在发控分合指令时，如开关拒动，供电调度首先在确认远动通道正常的情况下，查看调度SCADA系统界面是否有故障报文产生，如控制回路断线、开关压力异常、断路器储能异常等信号，对照故障报文通知检修人员处理。

1 故障概况

2013年4月25日3时40分，接触网天窗检修结束，供电调度送电倒闸时，南京西开闭所292DL远方拒动，立即通知检修人员抢修，检修人员到达现场后，发现系开关柜本体电动/手动转换开关、断路器辅助开关接触不良，当天进行了临时处理，因故障未根本上消除，5月10日又发生了无法进行远动、当地操作，影响南京西动车所正常供电，造成沪宁城际多趟列车出库晚点。

2 原因分析

高压开关拒动其原因可分为两类。一类是因电气控制和辅助回路造成，表现为二次接线接触不良，端子松动，接线错误，分合闸线圈因机构卡涩或转换开关不良而烧损，辅助开关切换不灵，以及操作电源、合闸接触器、微动开关等故障，另一类是因操动机构及传动系统的机械故障造成，具体表现为机构卡涩，部件变形或损坏，分合闸铁芯松动、脱扣失灵等。

2．1 控制回路断线

如图1所示，SK为装在测控盘上的遥控/屏控（调度/当地）操作转换开关，WK为分/合闸按纽，开关柜本体装有电动、手动钥匙转换开关及分/合闸按纽。断路器的控制操作可

断路器位置信号可以用红、绿灯监视，也可以用位置继电器监视。控制回路断线是常见的故障报警信号，控制回路断线信号是由跳位继电器与合位继电器常闭触点串联构成的,不论什么原因引起跳位继电器与合位继电器同时失磁，控制回路断线信号都将报出，也可依据分合闸红绿指示灯都不亮来判断。引起控制回路断线，主要原因有控制保险熔断，跳合闸线圈损坏，断路器辅助接点接触不良等。

控制回路断线信号并不能监视整个控制回路的完好性，在目前的情况下，基于厂家的设计，控制回路断线信号仅仅是监视保护屏外二次回路及开关机构箱内部回路的完好性。没有控制回路断线信号报出，并不能说明整个回路没有问题。在没有异常信号的情况下，我们从控制屏合闸，开关合不上，就说明回路有问题，或者开关有问题，可以逐级排查，在控制屏（测控屏，后台机等）进行开关操作时，会启动保护屏内手合继电器（SHJ）、手跳继电器（STJ）,继电器动作时会有很利索的“嚓嚓”的动作声音，如果不能听到继电器动作的声音，则说明保护屏内操作继电器没有启动，可能是控制开关有问题，或者二次回路接线有松动；也有可能是保护测控插板故障。如果操作箱内继电器能够启动，开关仍然不能合闸，则表明开关合闸线圈没有启动，说明问题仍然在二次设备、二次回路。如合闸线圈能够进行正常启动，机构不动，要检查开关是否已储能（弹簧机构）、有无相互关联的闭锁信号、开关的各种压力指标是否正常。根本点就是要判断保护屏操作箱继电器是否启动，开关跳、合闸线圈是否启动，据此来判断是控制回路还是开关本体机械故障。

2.2 开关分、合闸线圈烧毁

在对高压开关的操作过程中，每年都有分、合闸线圈烧毁的情况发生，出于保证设备故障时可靠跳闸的需要，开关跳闸的可靠性比较高，线圈烧毁主要集中在合闸线圈。

目前的微机保护控制回路全部带有分、合闸自保持回路，不论是手动操作，还是自动操作。只要合闸命令发出以后，合闸回路就一直处于自保持状态，直到开关合上以后，依靠断路器辅助接点的切换，断开合闸回路合闸电流。如果开关由于种种原因开关没有合上，或者是合上以后断路器辅助接点没有切换到位，则合闸保持回路将一直处于保持状态，这样持续下去，将会把合闸线圈烧毁。

开关在未储能情况下合闸，也会把合闸线圈烧毁。对于弹簧机构，开关在未储能情况下合闸，特别是无人值守的分区所、AT所的遥控操作，如果未储能信号不能及时传到调度端，将会使操作人员误操作，造成合闸线圈烧毁，甚至于烧毁保护装置插件。

对于有人值守的牵引所，如开关拒合时，发出“控制回路断线”告警，值守人员应立即断开该断路器的空气开关,过几秒钟以后再合上，以防止合闸线圈烧毁。调度遥控操作时，值守人员也要在操作前到开关本体进行检查，检查是否己储能，操作完成后，也要到开关本体进行确认分合是否正常。

2.3 开关操动机构故障

在外部回路正常的情况下，“手动/电动”转换开关性能不良，同样引起开关拒合，将开关柜“手动/电动”转换开关置于“手动”控制模式下，现场可以操作，而将转换开关置于“电动”且“远方”控制模式，开关拒动，转换开关故障的主要原因是固定微动开关的螺丝紧固不足。开关经常动作产生的震动，会使原先就紧固不足的螺丝松动，当拨片在顶住微动开关动触头过程中，开关本体顺着长方形滑动，微动开关无法闭合，这时开关本体一直处于手动模式，故无法进行相关电动操作。

断路器辅助开关性能不良，造成行程开关动作而辅助开关位置却不在相应位置，储能机构中固定行程开关联动机构与辅助开关转轴的螺丝松动，联动片与辅助开关转轴脱离，使得辅助开关无法置于正确位置，导致储能电机一直转动或不转动，造成开关拒动或储能电机烧损、传动齿轮损坏。

据有关运行资料统计，开关柜机械故障特别是拒动故障发生的比例最高，这是因为与机械操作相关联的元件非常多，包括分、合闸回路串联有很多环节。而且开关的操作无规律性，有时候长时间不操作，有时候却要频繁操作。另外，还受气候环境变化的影响。

经过分析，造成本次断路器拒动的主要原因是“手动/电动”转换开关及辅助开关设备性能不良引起，加之检修调试不当，致使断路器储能合闸辅助连杆铜片弯曲损坏，影响了储能回路、合闸回路的正常导通，开关无法储能，使拒动故障升级。

3 对策措施

3．1 转换开关性能不良处理措施

（1）加设固定板、增强转换开关机械稳定性。对微动开关加装固定板，拆除固定微动开关的螺丝，换为螺丝与固定板装置。如图2、图3所示。

图2 转换开关结构图

图3 将原螺丝改为固定板图

增设固定板可以增加受力面，避免了现场紧固上端螺丝的用力过大而破坏微动开关及其绝缘护片；再者，提高了安装工艺质量。由于受操作空间所限，维修人员拆装单个螺丝难度较大，使用带有内螺纹的固定板，从一定程度上减少了紧固螺丝的难度。

（2）增加顶紧螺丝，提高拨片的稳定性。

增加顶紧螺丝是给拨片在转动至电动位置时增加一个支点，拨片在顶住微动开关时的位置较未增加顶紧螺丝时要稳定，同时在一定程度上减少了因震动或微动开关发生位移的隐患。

（3）短接微动开关，使开关柜处于电动状态。

短接微动开关有两种措施：一是机械短接，即尼龙扎带绑扎动触头，直接闭合微动开关。二是电气短接，即短接微动开关所在回路电气接点，使得开关柜处于电动状态。

3.2 辅助开关性能不良处理措施

对于辅助开关固定螺栓松动而可能导致储能机构损坏的故障，处理方法有：

先检查手动/电动转化开关工作状态是否正常，其正常时，再检查辅助开关相关接点是否导通。相应电路处于正常状态时，检查辅助开关底座固定螺栓紧固情况，最后对联动片与辅助开关转轴的紧固螺丝进行检查。

对该螺丝紧固需要注意：一是如果辅助开关转轴与联动片脱离，这时应检查辅助开关的位置是否与储能装置的位置相对应，核对确认后再进行紧固；二是可在紧固螺丝上涂适量螺纹胶，再进行紧固，这里仍需要注意的是螺丝一定要紧固到位。如图4、图5所示。4结束语

图4 辅助开关转轴与联动片位置图

图5 螺丝紧固未松动示意图

实践证明，经过改进后，有效地减少了开关拒动现象的发生，提高了设备运行的可靠性。对于无人值守的分区所、AT所，断路器能迅速准确分合至关重要，一旦拒动势必造成事故扩大，设备损坏、影响铁路行车安全等严重后果，所以对断路器拒动必须引起高度重视，尤其对断路器机械原因引起的故障，一旦有拒动现象，应马上组织人员查明原因根除隐患，同时还应重视检修维护管理工作，定期维护保养。

[1]瞿兆良.变配电技术.中国铁道出版社，2005.

[2]王永康.继电保护及自动装置.中国铁道出版社，2006.

[3]阿海珐GIS柜操作使用说明.

责任编辑：宋飞朱挺

来稿时间：2014-11-27