某断路器操作电源空气开关频繁跳闸的故障分析

徐建友， 鲍晓菲， 赵德峰

(国网淮北供电公司， 安徽 淮北 235000)

0 引言

断路器操作回路是继电保护二次回路之一，承担着继电保护正确动作关键作用。如果断路器的操作回路异常将导致保护误动或拒动，可能导致事故扩大。而操作回路的异常严重时将导致操作电源空气开关跳闸以及操作插件的损坏。因此对此类继电保护二次回路异常行为进行分析，找出其中操作电源空气开关频繁跳闸原因的尤为重要。

1 事情经过及故障现象

2019年1月29日，某110千伏变电站运行值班操作人员反应该站#2主变10千伏侧102开关在操作过程中发现102开关分闸操作时操作电源空气开关跳闸。继电保护二次人员到达该变电站现场就地操作102开关时，102开关操作电源空开在断路器分闸瞬间跳闸，与运行人员反馈情况一致。现场目测检查保护装置、开关本体元器件(线路板、脱扣电磁铁、辅助开关、微动开关、闭锁地磁铁等)电气回路均无异常。

2 空气开关跳闸异常现象查找处理过程

2.1 对102开关直流回路的检查

工作人员对该操作电源进行检查，用万用表测量直流电源电压实测值为230 V，直流电压正对地+115 V，负对地-115 V，未发现异常，断开直流操作电源开关用万用表测量该操作电源直流为0 V，交流为0 V。说明该回路正常，未窜入其他电源包括直流和交流。同时检查直流系统中交流检测未发现有交流窜入。

2.2 对102开关直流储能回路的检查

检查102开关在操作过程中，断开储能电源空气开关，检查操作电源异常未消失。说明102开关储能回路和操作回路没有电源窜入联系。

2.3 对102开关机构遥信回路的检查

检查102开关在操作过程中，断开遥信电源空气开关，检查操作电源异常未消失。说明102开关遥信回路和操作回路没有电源窜入联系。

2.4 对102开关机构闭锁回路的检查

检查102开关在操作过程中，断开机构闭锁回路电源空气开关，检查操作电源异常未消失。说明102开关遥信回路和操作回路没有电源窜入联系。

2.5 对102开关机构内部进一步的检查

打开102开关机构箱盖，合上所有电源，对102开关分合操作。在分闸操作时在辅助开关位置局部有明显弧光。现场将弧光明显处(分闸指示回路辅助接点33、34如图1所示)二次线解开，断路器能正常分合闸，空气开关未出现跳闸。将辅助开关接点23、24接入分闸指示回路，操作、指示正常，故障现象排除。

图1 分闸指示回路辅助接点33、34

3 问题分析

3.1 相关设备原理接线图分析

在现场，工程师通过对现场勘查情况及相关设备原理接线图(如图2、3所示)以及开关分闸指示接线图(如图4所示)进行分析，导致现场102开关柜操作电源空气开关出现故障的主要原因为：开关分闸回路常开辅助接点(31、32)与开关分闸指示回路常闭辅助接点(33、34)处于辅助开关同一层相邻位置且同侧一个为正电位，一个为负电位，导致压差过大，触点绝缘距离变短，长时间使用随着触点氧化接触质量下降，在开关操作时辅助开关接点变位时短时间直流电源正负弧光短路引起操作电源空气开关跳闸。

图2 102开关机构内部原理图

图3 102开关操作回路原理图

图4 102开关分闸指示回路图

3.2 断路器机构二次回路的设计存在隐患且设计联络会未发现设计隐患

断路器开关机构设计人员错误地将开关分闸回路使用的常开辅助接点(31、32)与开关分闸指示回路使用的常闭辅助接点(33、34)设计处于辅助开关同一层。

图纸设计以及设计联络会在审图时不认真对待，未能发现这一明显的设计错误是导致这次故障发生的关键一环。图纸的审核、校核和批准环节也未能发现，没有起到把关作用。

3.3 调试验收环节未发现设计错误

二次回路施工建设单位在施工、二次接线和调试时没有认真执行二次回路及辅助设备现场检验规程以及现场调试大纲，未能发现这一明显的错误是导致这次故障发生的最后一个环节。因此对二次设备及其回路的调试是确保设备安全投运的关键[1]。通过这次102开关操作电源空气开关频繁跳闸故障，提醒从事继电保护及自动化专业人员要有高度的敬业精神和一丝不苟的工作作风。

4 问题处置建议

针对上述问题，提出处置建议如下[2]：

(1)设计人员修改开关机构内部配线设计图纸，将开关分闸回路常开辅助接点(31、32)与开关分闸指示回路常闭辅助接点(33、34)处于辅助开关不同层。

(2)现场另外同类型的开关辅助接点在下次停电检修时也进行接点调换，避免同样问题再次发生。

(3)更换该断路器102开关机构辅助接点行程开关。

(4)为保证设备长期可靠运行，建议运维单位对管辖的所有断路器开关机构进行进一步排查。对存在类似异常情况或同类型设计隐患进行排查并一一检修更换。