110kVGIS设备故障跳闸分析报告

王伟

一、设备信息

220kV登峰站于2016年01月18日投产，110kVGIS设备厂家为北京北开电气股份有限公司，型号为ZF31W-126。

二、故障设备状态

2019年05月31日02时38分调度通知运行110kV登雪I线1726开关、登雪II线1727开关跳闸，检查设备状态：

①110kV雪岗I线2726线路开关跳闸，线路重合闸动作合上雪岗I线2726线路开关，由于故障未消除，雪岗I线2726线路开关再次跳闸，两侧开关均保持在断开状态;

②110kV雪岗II线2727线路开关跳闸，线路重合闸动作合上雪岗II线2727线路开关，由故障未消除，保护再次动作，登雪II线1727线路开关未动作，线路两侧开关均保持在合闸状态。

三、排查处理情况

检修现场检查登雪I线开关机构及机构内设备无异常，而登雪II线开关机构内有烧焦的味道，由于雪岗站侧110kV登雪II线1727开关已经断开，运行向调度申请由检修手动断开了登峰站侧110kV登雪II线1727开关，并将线路转冷备用，打开机构箱发现登雪II线分闸线圈烧焦（如图1所示），随即对登雪II线的分闸线圈进行更换，更换完毕后对开关进行试分合，开关分合闸均正常。

四、故障事件分析

110kV登雪I线1726双侧开关动作正常;

220kV登峰站110kV登雪II线1727开关在第一次跳开重合后，保护加速动作，开关未跳开，现场检查发现主分线圈烧毁（副分未接入），通过检查开关机构及线圈铁芯，分析线圈烧毁可能原因，具体如下：

（1）主分线圈电阻不匹配，偏大

经对比其他间隔，该间隔主分线圈电阻为33.2欧（铭牌显示），其他间隔分闸线圈及该间隔副分线圈电阻为19欧，主分线圈电阻跟合闸线圈电阻相同，猜测有可能是设备在投产安装过程中，错把合闸线圈装在了主分线圈位置。开关动作时线圈动作电流电流偏小，铁芯动作力度不够，未将分闸脱扣板顶到位，导致开关拒动;（该间隔开关第一次能够分闸，分闸时间约为62～77ms）

（2）分闸线圈铁芯间隙过大

检查发现登雪II线两个分闸线圈铁芯之间的间隙过大，其他间隔的机构的两个分闸线圈铁芯之间基本没有间隙，而登雪II线两个分闸线圈铁芯的间隙大概有0.6cm，当开关分闸时，动作过程是，主分线圈铁芯先动作撞击副分线圈的铁芯，使副分线圈铁芯动作去撞击分闸脱扣板，如果两个线圈铁芯间隙过大，可能存在主分线圈铁芯传动到副分线圈铁芯的撞击力度不够，分闸脱扣板存在顶不到位的情况。

（3）主分副分线圈的布置位置不合理

主分和副分线圈以头尾方式固定在一个平面，开关分闸时，是通过主分线圈铁芯动作撞击副分线圈铁芯，然后副分线圈铁芯再撞击分闸脱扣板，使开关分闸，力通过传递会减弱，如果力度不够，分闸脱扣板顶不到位，开关会分不开，如果将主分和副分线圈换个位置，线圈一通电，主分线圈的铁芯直接去撞击分闸脱扣板，避免间接的力传导撞击，直接撞击力度会更强一些，对于开关分闸，其可靠性可能会更高一些。

（4）调节铁芯行程长短的螺丝松动

将线圈铁芯的行程长短固定在合理范围之内，是分合闸稳定动作的重要因素，铁芯行程过长或过短都有可能造成开关分合不动作，此次更换线圈过程中发现，调节铁芯行程长短的螺丝松动，两个螺丝之间有间隙，铁芯行程长短发生变化，铁芯对分闸脱扣板的撞击力度会发生变化。主副分线圈铁芯间隙有可能是因为螺丝松动，导致铁芯间隙发生变化。

五、隐患排查

1、隐患排查工作计划

①、全面开展不停电排查220kV登峰站110kVGIS开关机构线圈有无错装、铁芯间隙有无不合理、固定螺丝有无松动等类似现象。目前已完成排查，共有两个间隔存在类似问题：

1、分段1026开关副分线圈固定螺丝松动;

2、110kV登头II线副分线圈电阻错装，电阻33欧;

②、逐个停电排查、整改220kV登峰站110kVGIS开关机构上述四个问题。

③、梳理北开ZFW31-126型GIS开关机构，进行全面开展不停电排查和停电整改工作。

④、在开关机构B修维护中，增加分合分功能测试要求，保证机构在重合闸操作逻辑顺序下，机构准确动作;

⑤、针对双线圈非同铁芯配置的弹簧机构，在入厂监造和验收过程中重点关注主副分线圈位置，并将此项检查纳入验收作业指导书，完善验收要求;

⑥、同步和GIS厂家探讨机构双线圈布置设计机械原理，是否可以优化、改进一次主副分线圈布局;

⑦、和继保专业讨论、探索110kVGIS开关设备分闸双重化问题，是否可以接入副分回路，完善副分回路功能，保证副分回路可以正常的保护动作。

六、分析總结

本次跳闸事件因为110kV登雪II线1727开关机构拒动，避免了110kV雪岗站全站失压事件，存在一定的运气成分.故障原因存在两点疑问：一是保护电压空开跳闸;二是分闸线圈烧毁.线圈烧毁原因应排除故障机构卡涩（2016年投运设备），主要有三点原因：①分闸线圈电阻错装，电阻偏大;②铁芯间隙不合格;③铁芯固定螺丝松动.

分闸线圈错装（共有两个间隔）应是新设备出厂安装错误，该问题在设备见证验收时并未发现，后续还需专项讨论如何发现这种类似的隐蔽性缺陷方法和管控措施。

本次故障抢修工作存在疏忽地方：由于GIS地刀没有引出端，故障修复无法特性试验。但该开关分闸线圈在“分合分”重合闸操作逻辑下烧毁，机构修复后需要用特性试验仪模拟该操作逻辑，验证开关机构在故障重合闸操作逻辑下功能的完整性，保证修复后的机构能够动作正常。并且在规范化B修以及设备验收时需执行“分合分”功能性测试检查，确保设备可靠动作。

参考文献：

[1]王梅义.电网继电保护应用[M].北京：中国电力出版 社，1999.

[2]李火元.电力系统继电保护与自动装置[M].北京：中国 电力出版社，2001.

（作者单位：深圳供电局有限公司）