一起500 kV断路器非全相跳闸故障分析及处理

马助兴，孟延辉，胡银素，齐肖彬

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050070)

一起500 kV断路器非全相跳闸故障分析及处理

马助兴，孟延辉，胡银素，齐肖彬

(国网河北省电力公司检修分公司，石家庄 050070)

对500 kV断路器非全相跳闸故障进行分析，认为内弹簧存在卡涩，弹簧无法压缩，导致合闸不成功是故障的主要原因，提出更换三相机构防跳销钉的处理措施，并说明处理效果及建议。

断路器；跳闸；非全相；防跳销钉

目前，500 kV电网已经成为我国电网的主网架。500 kV断路器用于切断和接通高压电路的空载和负荷电流[1-3]，当系统发生故障时，断路器与继电保护、自动装置相配合，迅速切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行，因此，断路器的安全稳定运行成为电网安全稳定运行的重要因素[4-6]。以下就一起500 kV变电站断路器非全相跳闸故障进行分析。

1 故障情况及原因查找

某日22∶01∶49，变电运维人员通过测控装置遥控闭合某500 kV断路器，22∶01∶51该断路器非全相保护动作，该断路器跳闸。故障录波器动作情况，如图1所示。故障发生后V相电流为零，V相电压也近似为零；U、W相电流电压均为额定值。

现场检查发现，该断路器三相处于分闸位置，V相合闸绕组和合闸电阻烧损，本体SF6气体压力正常、机构空气压力正常。结合故障录波的电压电流值可以判断，该断路器V相未能合闸，U、W相合闸后，断路器非全相保护动作跳闸(非全相保护动作整定时间为2.5 s)。

图1 故障录波器动作情况

一次检修专业排查合闸电磁铁间隙、挚子间隙均符合要求，机械传动部分无卡涩、磕碰、变形情况，各连接部分卡销无脱落，辅助开关切换正常；保护专业排查保护装置无异常，二次回路检查无异常，二次回路中的接线无松动。更换新的合闸绕组、电阻后，高压专业进行低电压测试、机械特性测试无异常；保护专业将保护装置内V、W相插件更换，重新进行传动测试，未见异常；运行人员在主控室进行了8次遥传分合，该断路器均正确动作。检修试验中，测量合闸挚子间隙符合要求，低电压测试也正常，排除了合闸挚子间隙调整不当造成合闸不成功的情况。由于二次回路检查和互换保护装置V、W相插件后的传动试验，也未发现异常，排除了二次回路错误和保护装置故障造成合闸不成功的情况。同时机械特性测试结果正常，又排除了辅助开关辅助触点切换不当造成合闸不成功的情况。进一步分析，初步判断合闸挚子下方、防跳销钉内弹簧存在卡涩，弹簧无法压缩，造成合闸时脱扣杆行程变小，不能正常撞开脱扣挚子，合闸过程无法开始，导致合闸不成功。在该过程中，辅助开关未能切换，合闸信号一直保持，故合闸绕组和合闸电阻长期通流后烧损。

2 原因分析

断路器防跳功能可以由2种方法实现：由操动机构本身来实现机械防跳功能；在操动机构的合闸回路中设置的“防跳”线路来实现。图2描述了断路器机械防跳装置的原理，其简要动作过程如下。

图2 断路器机械防跳装置原理

图2(a)所示，断路器处于分闸位置，此时合闸弹簧为储能状态，由于合闸触发器和合闸弹簧储能保持掣子的作用，开关保持在分闸位置。

图2(b)所示，当合闸电磁铁被合闸信号励磁时，铁心杆带动合闸撞杆先压下防跳销钉后撞击合闸触发器。合闸触发器以顺时针方向旋转，并释放合闸弹簧储能保持掣子，合闸弹簧储能保持掣子逆时针方向旋转，释放棘轮上的轴销。合闸弹簧力使棘轮带动凸轮轴以逆时针方向旋转，使主拐臂以顺时针旋转，断路器完成合闸。

图2(c)所示，滚轮推动脱扣器的回转面，使其进一步逆时针转动。从而脱扣器使脱扣杆顺时针转动，从防跳销钉上滑脱，而防跳销钉使脱扣杆保持倾斜状态。断路器合闸结束，合闸信号消失，电磁铁复位，如图2(d)所示。

图2(e)所示，如果断路器此时收到意外的分闸信号而开始分闸，在分闸过程中，只要合闸信号一直保持，由于防跳销钉的作用，脱扣杆始终保持倾斜，从而导致铁心杆不能撞击脱扣器，因此，断路器不能重复合闸操作实现防跳功能。在合闸信号解除后，合闸电磁铁失磁，铁心杆通过电磁铁内弹簧返回，则铁心杆和脱扣杆均处于图2(a)状态，为下次合闸操作作好准备。

该防跳销钉位置在辅助开关及二次线里侧，空间狭小，拆除检查较困难。厂家说明书中也未要求进行日常检修维护，仅对防跳销钉与脱扣杆的间隙有相关要求，所以在日常检修时，只要断路器分合正常、机械特性测试数据符合要求，就认为防跳销钉工作正常。防跳销钉内部为空心，在分闸过程中内部充满压缩空气(1.5 MPa左右)，销钉无法被压缩，起到防止合闸的作用；分闸结束后压缩空气从消音器内排出，不再影响合闸过程。在分闸结束后，压缩空气中的少量水分残留在防跳销钉内部，长期运行造成弹簧锈蚀、卡涩，导致弹簧不能被压缩，脱扣杆撞不开脱扣挚子，合闸不成功。

3 处理措施及效果

结合设备停电，将气动机构断路器防跳销钉检查作为检修试验的重点项目，列入“两卡”中。申请将该站断路器转检修，更换三相机构的防跳销钉，若检查V相防跳销钉无异常，则更换V相机构。全面检查同类型断路器三相机构的防跳销钉，及时排除隐患，提高断路器可靠性。该站断路器转检修后，检修人员更换三相机构的防跳销钉，并再次试验断路器操作机构动作情况。经“断-合-断”操作功能试验测试，断路器合闸成功，未发生异常现象，断路器非全相跳闸故障顺利排除。

4 结论及建议

以上分析500 kV断路器非全相跳闸故障的原因，得出V相防跳销钉内弹簧存在卡涩，弹簧无法压缩，最终致使合闸失败。结合此次故障处理的经验，提出几点建议，以避免今后再次发生类似故障。

a. 加强设备的选型工作，选用性能优良、质量可靠的设备。注重设备重要工序的监造，以保证设备的出厂质量。

b. 加强断路器运行维护检修人员的培训，提高专业技术素质，使之熟悉新设备的原理、结构、工作机理及维护检修注意事项。

c. 经常组织与厂家、兄弟单位的技术交流，交流研讨设备运行、维护、检修方面的经验与教训，提高设备的运行维护水平。

[1] 王锐彬,蔡 莹．一起500 kV断路器拒动事故的分析[J]．黑龙江电力技术，2009，31(4)：296-298.

[2] 段 剑，张立群，甄 利，等．一起500 kV断路器故障的分析和治理[J]．高压电器，2010，46(7)：90-92.

[3] 张静伟，庄泽宏.一起500 kV开关误跳闸事故分析[J].电力系统保护与控制，2008，36(20)：99-101.

[4] 樊越甫，刘国辉，王军峰，等．一例500 kV断路器重合闸不成功情况分析[J]．高压电器，2012，48(4)：106-110.

[5] 杨所云．500 kV断路器放电闪络故障分析[J]．云南电力技术，2010，39(6)：50-51.

[6] 梁义明，陈 明，蔺树全，等．500 kV断路器液压操作机构频繁打压故障分析[J]．吉林电力，2010，38(5)：46-47.

本文责任编辑：王丽斌

Fault Analysis and Settlement on An Open-phase Trip Accident of 500 kV Breaker

This paper analyzes the cause of an open-phase trip of 500 kV circuit breaker considers that the unsmooth of the spring in the spring prevention pin,the spring cannot un-compressed leading to close un-successful,are the main reason for the failure.Proposes to replac three-phase institutions anti-jump pin,indicates the treatment effect,and puts forward related suggestions.

breaker;trip;open-phase;anti-jump pin

2013-08-22

马助兴(1979-)，男，工程师，主要从事电力系统自动化工作。

TM561

B

1001-9898(2014)01-0035-02