变电站断路器二次回路相关故障排查及运维策略

陶可鹏，倪惠浩

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

0 引 言

断路器是变电站内重要的一次设备，是电网运行设备中正常切换和故障状态下的关键开断设备。断路器运维是一项专业性很强的工作，运行中的断路器若要检修，则会对设备本身和电网的运行造成影响[1]。基于此，对断路器的故障进行及时分析和处理对于设备和电网的运行都十分重要。

受设备老化、环境变化等因素的影响，断路器的二次回路可能出现各种异常或故障。发生异常情况后，应及时做出处理使其恢复正常，尽量减少因二次回路故障而导致一次设备非正常退出运行的情况[2]。现场设备机构箱内的二次回路接线布局紧凑，相互关联不能清晰展示出来，有些运维人员往往并没有掌握正确的分析思路，对二次回路的原理也一知半解，从而导致故障排查时间过长，有时甚至找不到故障的真正原因[3]。针对近年来变电站断路器二次回路出现的缺陷，对故障排查方法和运维策略进行研究分析，协助变电检修基层班组人员熟悉并掌握电气设备的二次回路原理及故障排查方法，采取针对性措施来保证故障处理的有效性，尽可能将故障产生的影响降到最低，保证电网与设备安全稳定运行。

1 典型缺陷案例

1.1 案例一

2022年5月18日，检修人员按停电计划对110 kV 某站#2主变110 kV侧1102开关进行B类检修工作，在对该断路器进行机械特性测试时，发现开关合闸时间不合格，标准值小于40 ms，实测值A相为60.1 ms、B相为60.26 ms、C相为59.4 ms。

经核查相关二次回路图纸，通过调整测试接线端子，避开合闸回路串接储能继电器K13的接点后，测试该开关的合闸时间为A相28.7 ms、B相28.7 ms、C相28.5 ms，均在标准值范围内，分闸时间与合、分速度均正常，问题解决。

1.2 案例二

2020年5月20日，某供电局地调遥合110 kV某站线路开关，发现遥合不成功。将相关情况通知运行人员，运行人员在后台对该开关进行遥合并未成功，同时后台发该开关控制回路断线信号。运行人员现场检查时发现该开关机构箱里传出烧焦的气味，初步估计是合闸线圈烧毁，随即通知检修人员到场处理。

在对开关机构进行检查时，发现在开关储能回路中有1个行程开关BW2的1条接线松脱。将储能行程开关脱落的接线恢复，并更换烧毁的合闸线圈，对开关进行多次分合闸检查，开关分合闸及储能功能正常，机械特性测试数据合格。

2 原因分析

2.1 案例一分析

案例一中的断路器为北京ABB高压开关设备有限公司生产的LTB145D1/B型断路器，出厂日期为2010年3月。经核查相关二次回路图纸，该开关的储能控制回路K13继电器接点与合闸控制回路串接，K13继电器通过控制回路取电。案例一中断路器的电机控制回路与合闸回路如图1、图2所示。

图1 案例一断路器的电机控制回路

图2 案例一断路器的合闸回路

当控制回路断电后，K13继电器失电断开与合闸回路串接接点，使合闸回路断开。机械特性测试时，将控制电源断开，使得储能控制回路断开、K13断电。正常情况下仪器输出至合闸回路电压时开关应不能合闸，但现场K13继电器接点因运行时间较长，断电后接点有黏连，导致电压经继电器延时送至合闸线圈对开关进行合闸，造成开关合闸时间超标。

为了验证是否是K13继电器导致合闸延时，检修人员将开关机械特性测试仪器正输出由原来的端子X1-610转至X0-23（电压输出跳开K13继电器），此时测试合闸时间合格，由此得出合闸时间不合格主要是K13继电器接点黏连所致。

2.2 案例二分析

案例二中的断路器为北京ABB高压开关设备有限公司生产的LTB145D1/B型断路器，出厂日期为2009年6月。该开关检修期间出现无法合闸的情况，检修人员到现场检查后发现该开关储能不到位，随后检修人员通过手动储能使开关储能到位后开关恢复正常分合，具体原因未查清。测试人员对该开关进行预试，试验结果合格，开关特性正常。

2020年5月20日，检修人员到现场对110 kV某站线路开关进行检查，发现开关机构箱内传出烧焦气味，打开机构箱发现合闸线圈已经烧毁。检查开关机构，现场开关处于分位、未储能状态，后台没有开关未储能信号。对开关机构进行检查时，发现在开关储能回路中有1个行程开关BW2的1条接线松脱。检修人员将储能行程开关脱落的接线恢复，更换烧毁的合闸线圈。将开关的储能空开合上后，发现储能电机不能正常储能。用万用表检查发现X0-49与X0-51之间不导通，用导线将其短接，开关储能电机开始储能并伴随一声巨响，响声过后储能电机继续转动，直到开关储满能为止[4-6]。检修人员对开关进行多次分合闸检查，开关的分合闸及储能功能正常，开关的低电压试验合格。由于急于送电，未进行开关的速度测试。后续停电对该开关进行分合闸速度测试，试验合格。

经过分析，故障直接原因为BW2行程开关02号端子接线脱落，导致储能回路断路，开关无法正常储能，而合闸回路处于通电状态，后台遥合开关时，断路器无法动作，多次发布命令后线圈烧毁。案例二断路器的电机控制回路如图3所示。

图3 案例二断路器的电机控制回路

BW1的主要功能是启动储能电机，在到达卷簧的储能零度时进行切换，将BW1的01、02常闭接点断开。在后续的储能过程中，依靠BW2的01、02常闭接点完成开关的储能。当储能完毕后，BW2的01、02常闭接点动作切换，断开电机的储能回路。BW2的01、02常闭接点中02接点引线松脱，造成开关在卷簧到达储能起始点时无法正常进行后续的储能工作。

在开关的储能卷簧到达储能起始点时，BW1的01、02常闭接点断开。如果BW2的01、02常闭接点的02接点接线接触不良，则K12失电、K13得电，合闸回路导通，这就造成了开关在未储能到位的情况下可以进行合闸操作。由于储能不到位，开关没有足够的能量进行合闸，只处于半分合状态。开关半分合状态闭锁电动储能回路在储能释能后闭锁开关储能，由于辅助开关没有完全切开合闸回路，多次进行后台操作造成合闸线圈烧毁[7]。当用导线短接X0-49与X0-51接点时，开关半分合状态闭锁电动储能回路被解除，开关在储能电机的作用下进行1次慢合慢分过程，并发出响声。

后台储能信号发送的原理是当回路中K12得电时，其常开接点闭合，向后台发送弹簧未储能信号；当K13得电时，其常开接点闭合，向后台发送弹簧已储能信号。根据后台报文，储能最后一次发信在2020年4月29日，已储能发信。2020年5月17日该开关合闸1次，5月19日分闸1次，后台没有储能信号。根据上述情况，判断在5月17日操作开关时行程开关BW2的接线已脱落，K12失电导致开关未储能信号没有发信，K13一直得电导致储能信号无法复归。因为之前已发送已储能信号，所以后台不会重发，造成后台无储能信号发送。恢复BW2的接线后，储能信号复归正常，信号发送正常。

3 运维策略

对于案例一的断路器机械特性测试数据异常情况，测试前应正确选取特性测试二次回路试验节点。通常在断路器端子箱找到分合闸回路端子，断开其与控制系统的连接，然后在断路器分合闸回路试加电压试验。断开与控制系统的连接，目的是在加压试验时避免电压反窜至控制、保护系统。同时，在端子箱直接加压，也尽可能地减少了连接回路。某些特定型号的断路器在机构箱分合闸回路中串接有用于储能等作用的接触器，由于控制电源已经取下，接触器失电断开导致回路不通，在测试时应将其接点短接后测试[8-10]。

4 结 论

通过对2起变电站断路器二次回路相关故障排查案例进行原因分析，提出整改措施与运维策略。断路器机械特性测试能准确反映运行、动作工况，为状态检修提供可靠依据，因此应正确掌握测试要点和注意事项。对于机构二次回路设计有问题的断路器，应立项对该型号机构的二次回路进行改造，从而确保变电站设备的安全可靠运行。通过研制变电设备二次回路故障排查演示板的科学手段，为变电检修基层班组人员全面学习电气设备二次回路知识课程提供了一种形象直观的工具，具有良好的应用和推广价值。