一起辅助开关故障引起的500 kV断路器异常分析与处理

马 凯，晏 松，黄道均，彭翔天，潘 岩

(国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽 合肥 230009)

辅助开关广泛运用于隔离开关与断路器等变电设备，在设备的信号、控制回路及联锁保护回路中起到重要作用[1-2]。辅助开关在断路器中主要运用于储能控制回路和分合闸控制回路中，辅助开关在外部机械力量的带动下，使自身的触点开闭状态发生转换，从而达到实现断路器的储能和分合闸功能控制[3-6]。如果辅助开关在运行过程中出现故障，发生触点切换不到位或者不切换的状况，就会导致断路器分合闸回路与储能回路开路，无法实现电动分合等功能，甚至造成设备损坏。

1 设备故障经过

某500 kV变电站500 kV设备采用SF6全封闭组合电器(GIS)，生产厂家为苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司。该变电站5052断路器机构为弹簧机构，断路器型号为CB550-Ⅲ，出厂日期为2014年1月，投运时间为2015年12月。该断路器铭牌如图1所示。

2020年6月7日，变电站运维人员在5052间隔综合自动化改造完成后，对5052间隔进行送电，在远方合闸命令发出后，显示5052断路器合闸失败。

图1 断路器设备铭牌

在5052间隔汇控柜进行就地合闸操作时，听见断路器动作的声音后，断路器非全相继电器立即动作，合闸相立即分闸。经过排查发现，确定为5052断路器B相和A相无法合闸。

2 故障查找

2.1 5052断路器A相故障查找

当5052断路器送电不成功后，检修人员立即赶赴现场展开检查。现场检查5052断路器A相本体SF6压力、外观及机构箱内部均正常，但5052断路器A相储能指示存在问题。5052断路器储能电源已送电，但断路器储能指示依然显示为未储能。

现场技术人员立即判断断路器A相储能回路可能存在问题，立即查阅厂家提供的设备图纸，在断路器未储能情况下，对断路器A相储能回路进行断路器二次回路排查。发现A相储能回路中辅助开关SL2触点1-2触点与触点3-4均处于断开状态，如图2所示(图2状态为弹簧已储能)。

图2 断路器储能控制回路局部

图2中M为储能电机，断路器储能回路串入辅助开关SL2触点1-2和触点3-4如红圈标注所示。在正常情况下，当机构处于未储能状态，储能回路中SL2的触点1-2和触点3-4应为导通状态，储能回路得以导通，电机启动为储能弹簧储能。而现场情况中，机构处于未储能状态，触点1-2和触点3-4开路，无法使储能电机回路导通得电，现场检修人员推测机构无法储能的原因为辅助开关SL2行程切换不到位。

现场随即对辅助开关SL2外观进行检查，并未发现异常。依据设备图纸，测量辅助开关SL2对触点通断状态进行检查，发现检查结果如表1所示。

表1 辅助开关SL2触点状态检查表

由表1可知，SL2每对触点均处于断开状态，与图纸标注的SL2 2种状态都不同，现场技术人员推测辅助开关SL2内部发生故障，从而导致辅助开关无法切换到位。

2.2 5052断路器B相故障查找

检修人员对A相检查完成后，立即对B相进行检查，现场检查5052断路器B相本体SF6压力、储能、外观及机构箱内部均正常。

按照图纸，对5052断路器B相进行检查。通过对5052断路器B相的二次回路排查，发现在断路器处于分位且机构未储能情况下(与厂家图纸状态一致)，5052断路器B相合闸回路中，航空插头X1A的触点6和触点7之间不通，如图3所示。

图3 5052断路器合闸控制回路

航空插头X1A触点6和触点7之间串联着5052 B相的合闸线圈Y1、5052 B相辅助开关S1的常闭触点9-10和5052 B相辅助开关SL的常闭触点9-10。其中航空插头X1A、辅助开关S1和辅助开关SL均固定在机构箱内的一块钢板上。现场技术人员用手晃动钢板，航空插头X1A的触点6-7会出现短暂导通的情况。

现场技术人员推测，航空插头触点6-7接触不良，随即拆下航空插头X1A进行解体检查，检查中发现航空插头1根插针损坏，但并不是触点6和触点7的插针，航空插头X1A触点6和触点7接触良好。随即对触点6和触点7之间的辅助开关S1和SL1进行检查，通过检查发现，断路器处于分位，且机构已储能情况下，本应为导通的S1触点9-10为断路状态。辅助开关S1具有8对触点，现场技术人员随即依据厂家图纸对辅助开关进行检查，检查结果如表2所示。表2中理论状态即为图纸显示通断状态。

表2 辅助开关S1触点状态检查表

由表2 可知，辅助开关S1每对触点均处于断路状态，与5052断路器A相辅助开关SL2情况类似，明显不同于图纸规定的状态。现场技术人员推测辅助开关S1已发生故障，无法切换到位。

随后现场技术人员对5052断路器分合闸线圈进行检查，发现主分闸线圈电阻只有0.4 Ω，远小于线圈额定电阻35.5 Ω。现场技术人员推测线圈可能已经烧毁。

3 原因分析

3.1 辅助开关SL2和S1故障原因分析

从现场检查情况分析，5052断路器A相辅助开关SL2切换不到位。随即断开断路器控制电源等二次空气开关，在使用万用表确认二次回路零电位后，对辅助开关SL2进行拆解检查。在拆解时发现2点异常。

a.在拆除辅助开关SL2时，发现机构带动辅助开关切换的拐臂与辅助开关切换的部位连接螺丝已经松动。

b.将辅助开关拆解后发现，辅助开关内多数固定触指有电弧灼烧痕迹，数个触指电弧灼烧较为严重，如图4所示。

图4 辅助开关内部固定触指

对5052断路器B相辅助开关S1进行拆解检查时，情况与SL2情况一致，不仅机构带动辅助开关切换的拐臂与辅助开关切换部位连接螺丝松动，而且辅助开关内部触指存在多处电弧灼烧痕迹。

通过现场检查，检修人员推测，由于机构带动辅助开关切换的拐臂与辅助开关切换部件之间螺丝松动，导致辅助开关在机构带动切换时行程不足，辅助开关内部切换不到位，从而导致相应触点没有导通，断路器无法电动操作。

从辅助开关内部电弧灼烧痕迹来判断，该辅助开关在运行过程中还存在接触不良的情况，所以用手晃动辅助开关S1所在的固定钢板时，S1会发生短暂的接通，从而导致航空插头X1A的触点6-7会出现短暂导通的情况。

3.2 合闸线圈Y1烧毁原因分析

现场技术人员在拆解完辅助合闸后，拆解分闸线圈。当主分闸线圈被拆下后发现，主分闸线圈烧损严重，外表有金属融化物溢出，如图5所示。

现场技术人员查阅5052合闸主分闸回路厂家图纸，查找原因，如图6所示。

图5 断路器B相主分闸线圈

图6 断路器B相主分闸控制回路

在5052断路器主分闸回路中，分闸回路串入了辅助开关S1的常开触点1-2。当断路器处于合位，分闸回路的辅助开关S1触点1-2闭合。当断路器分闸时，分闸线圈得电，辅助开关拐臂带动S1切换，触点1-2由闭合转为断路，切断分闸回路，线圈失电。

由以上分析可知，辅助开关S1在实际运行过程中存在切换不到位的情况，导致在断路器分闸时，本应断开的触点1-2仍然导通，造成线圈长时间带电，导致主分闸线圈烧毁。

4 整改措施

2020年6月8日，现场技术人员结合5052断路器故障原因，对5052断路器进行故障整改。

a.更换辅助开关S1和SL2。由于断路器分合过程中机构会产生巨大震动，螺丝极易发生松动，为防止机构带动辅助开关切换的拐臂与辅助开关切换部件之间的螺丝再次松动，给螺丝涂上防松胶，以达到固定螺丝的目的。在辅助开关安装完成后，通过现场机构手动分合，检查辅助开关S1各触点在断路器不同状态下的通断状态。同时送上5052断路器的储能电源，检查5052断路器是否能够正常储能，同时对辅助开关SL2通断状态进行检查。

b.更换主分闸线圈，在更换主分闸线圈前，仔细核对线圈型号，并测量线圈电阻，在标准误差范围内即满足更换要求，更换主分闸线圈。

c.对更换辅助开关和主分闸线圈后的5052断路器进行动作特性试验，其分合闸动作电压、合闸时间与合闸速度均在厂家说明书要求范围内。随后又进行远方操作，分合闸功能恢复正常。

5 结语

本次5052断路器故障是由辅助开关外部带动拐臂与辅助开关切换部件之间的固定螺丝松动，导致辅助开关切换不到位而引发的故障，该故障直接导致断路器的储能及分合闸功能异常，甚至造成分闸线圈烧毁，损坏断路器其他零部件。虽然没有引起其他扩大事故，但是给电网的生产调度带来不利影响，是一起装配工艺不达标导致的设备缺陷。该型号辅助开关广泛使用于该站500 kV断路器二次回路中，为了吸取经验教训，防止类似缺陷再度影响电力设备的正常运行，下一步在停电条件允许的情况下，对使用该型号辅助开关进行专项排查。