断路器辅助开关引起的高频故障解析侯继发

断路器辅助开关引起的高频故障解析侯继发

侯继发曹冬青

侯继发曹冬青

（国网河北省电力有限公司检修分公司河北石家庄050070）

摘要：文中通过对高频电力设备结构组成、断路器辅助开关高频故障原因分析、断路器辅助开关引起的高频故障解析操作等内容的介绍，找出了主要的原因和的解析方法。在此基础上，又提出了断路器辅助开关高频故障的预防和处理措施和方法。

关键词：断路器；辅助开关；引起；高频故障；分析

引言：

低压智能断路器是一种具有保护作用的新型断路器，它主要是由传感器、智能控制单元、辅助开关、灭弧机构、触头系统、机械开关机构等元件组成。当断路器运行时，智能控制单元通过传感器监测电流、电压和零序电流。一旦检测到故障，立即切断电源，以确保电力设备和系统的安全。电气设备在运行过程中必然会出现断路器合闸线圈的故障，如果不能及时发现并处理，将会造成严重的事故损失。因此，断路器开关引起的故障问题已经影响到输变电设备的安全健康运行，如不能有效地预防和积极的处理，既会给电网企业带来经济损失，也会给电力客户带来生产损失，造成社会效益的负面影响。

1高频电力设备的结构及组成介绍

高频电力设备一般都是由整流单元、逆变单元、匹配补偿单元、控制系统和操作面板组成。

1.1整流单元REC具体构成

整流单元具体包括断路器、高速熔断型保险、二极管整流桥、直流电抗器、汇流排、充放电装置、安全开关、控制电源、水冷系统等构件及器件。工作原理是三相交流电源通过断路器，高速熔断保险输送至二极管整流桥（整流桥为全桥），之后再经过整流变压器整流成直流电，然后送到DC电抗器进行滤波，滤波后连接到汇流排为IMC提供直流电源，因为功率较大，需要通过多条电缆连接到IMC，控制电源由安全开关控制。

1.2逆变单元IMC具体构成

逆变单元具体包括汇流排、直流滤波电容器、驱动卡、逆变器模块组、输出变压器、补偿电容器、控制板、安全系统、传感器等构件；工作原理将来自REC的直流电缆分配给逆变器模块，直流滤波器并联到汇流器；逆变器模块产生的高频电源连接到输出变压器的初级线圈，二级线圈与感应器连接，补偿电容与输出变压器的二级线圈相连，控制板通过操作指令决定打开或关闭逆变器模块。逆变器模块是IGBT全桥结构，安全系统保证了设备和传感器能够安全运行，能接受来自输出变压器的高频电压和电流来加热负载。

1.3控制系统和操作面板具体构成

控制系统和操作面板具体构成包括西门子S7-300系列PLC、数字输入输出模块、模拟处理模块、人机界面、按钮开关等构件。操作人员通过面板上的按钮和选择开关进入PLC模块，再经过CPU处理后，由输出模块控制主断路器的分开、闭合动作，实现机器运行和停止。触摸屏可实现故障查看和和诊断，设置高频电力设备参数等操作。

2断路器辅助开关高频故障原因分析

断路器高频故障的原因很多，包括断路器辅助开关行程不足、辅助开关角度变化不足、辅助开关触点损耗、辅助开关调整、辅助开关绝缘老化等。由于变压器的品种、形式、规格、质量参差不齐、施工人员的技术水平不一、设备的运行方式和条件不同、供电设备评估管理的规范标准差异等原因。断路器辅助开关高频故障原因是多方面的。具体原因分析如下：

2.1设备存在自身缺陷及绝缘层的老化

通过对多个变电站的现场检查情况统计对比，我们发现辅助开关绝缘老化问题并不是造成故障的最主要的问题。在调查过程中，只有1个110kV变电站发生了1次绝缘老化问题，而其他变电站没有这种情况，所以这种情况下的频率很少。

2.2对操作人员缺乏专业培训

实际的操作人员对设备不熟悉，操作不规范、不熟练。针对这种情况，根据实际的开关设备情况及技术、原理进行针对性的技能培训和实践训练，应加强对操作人员业务培训和技能考核。并在具体工作中制定严格的规章制度、操作标准，制作技术操作规程和作业指导书，以此来督促操作人员学习业务，提高操作质量。

2.3辅助开关扇形盘和拉杆位置不合适

通过对辅助开关的调试发现，扇形板螺钉的定位不正确，辅助开关旋转的起始位置不合适，风扇盘和拉杆孔的位置不合适，导致辅助开关行程不符合断路器的分断要求，导致了断路器辅助开关不能正确动作。通过分析设备缺陷问题记录和临时故障处理记录，我们发现在所发生的全部故障中，扇形板螺钉的定位不正确造成的断路器故障约占故障的20%。

扇形板与拉杆之间只有一个连接孔，这是辅助开关旋转角度不够的最主要原因，直接导致断路器的故障。

2.4辅助开关杆的长度不够

通过对辅助开关的多次调试发现，如果拉杆的长度不合适，辅助开关的启动位置就不理想，导致断路器分合位置不合适。在闭合过程中，辅助开关不能满足断路器的行程，这直接导致断路器辅助开关的故障动作。通过对设备缺陷处理和临时故障排除的统计，我们发现在所发生的全部故障中，连杆的长度不够的断路器故障约占43%。

连杆的长度不够，是辅助开关旋转角度不足的直接原因，能直接导致断路器发生故障。

2.5辅助开关大轴螺杆太短

我们发现，大轴螺杆的长度太短，导致辅助开关行程（角度）的不足，这直接导致断路器辅助开关的故障。在所发生的全部故障中，这种故障约占21%。

大轴螺杆过短，是辅助开关旋转角度不够的直接原因。这也将直接导致断路器的故障。

3断路器辅助开关引起的高频故障解析

3.1关闭操作的顺序：操作面板选择开关S2向PLC输入模块发送切换指令，CPU逻辑处理以满足切换条件，然后输出模块MBAC控制K10驱动K5预充电，延迟几秒钟预充电完成MBAC控制。K11驱动K21切换到断路器Q1，关断后，Q1向MCCC发送反馈信号（I50.3为1状态），表明闭合操作成功，下一次操作可执行。如果PLC不能在闭合后接收到成功的反馈信号（I50.3是0状态），则在逻辑处理之后，执行门命令并返回初始状态。

3.2具体的解析操作：检查电气原理图，影响断路器的节点有安全继电器K40；预充电继电器K10；驱动继电器继电器K11；开关脉冲继电器K21；开关脉冲继电器K22；安全开关S1；断路器本体Q1。辅助开关反馈到MCCC闭合信号；信号连接电缆和端子，以及由电磁干扰引起的通信故障。故障现象是断路器立即跳闸，表明闭合回路没有问题，在欠压保护回路和合闸回路中完成操作，K40、S1、K3、K4均应正常。当发现信号反馈回路时，发现Q1开结点在闭合时不闭合（I50.3为0）。关闭信号不发送到MCCC，并且关闭不能完成

4辅助开关故障的预防和处理措施和方法

4.1扇形板上的冲孔满足辅助开关的一些行程和旋转角度的要求。

4.2拉杆的适当长度满足辅助开关起始位置的要求。

4.3适合加工长度的大轴螺杆，使辅助开关满足一定行程和旋转角度的要求。

在大量的实际操作的基础上，联系相关技术设计部门，对结构进行合理化改进，并对所用材料进行了性能测试和合理化试验。最后，确定了风机板、拉杆和大轴螺杆的具体参数。

试践表明，真空开关上部扇形盘、拉杆和大螺钉所需的行程和角度的变化可以通过调整来进行解决。

结束语：

目前高频电力设备和智能断路器产品技术在国内外都是非常成熟的，但再成熟的工艺，再高质量的产品也会出现意外故障，断路器辅助开关引起的高频故障虽然极少发生，但其发生影响也是很大的。所以，在具体实践操作中，我们必须从每一个细节入手，认真做好预防措施，在故障发生时及时发现问题，快速处理，努力将故障损失和影响降到最小。

参考文献：

[1]史国生.交直流调速系统[C].北京：化学工业出版社，2012（01）.

[2]曹金台.大功率高频感应电源的发展[J].焊管，2017（01）.

[3]夏国明.供配电技术[C].北京：中国电力出版社，2017.