一起110千伏断路器拒分现象分析及处理方法

一起110千伏断路器拒分现象分析及处理方法

朱锐锋刘新伟

广东电网有限责任公司惠州供电局516000

摘要：110Kv断路器常见的不良现象之一为拒分，而导致发生拒分的原因较为复杂，需要认真查找事故原因，采取有效的措施，消除故障。本研究分析了一起100Kv断路器拒分现象，并对其原因及初步防范措施进行了总结。

关键词：断路器；拒分现象；处理

在主变压器正常运行过程中，易受到各种因素的干扰，使其无法正常运行和工作。在执行分闸操作时，可能出现分闸异常现象，就是在断路器分闸瞬间出现立即合闸现象，导致无法保持分闸状态[1]。这种状况需要认真对待，及时查找原因并排除。

一、事件概述

6月11日，220kV三栋巡维中心值班员在对110kV下埔站#1主变变高1101开关进行分闸操作时出现分闸异常，即断路器在分闸的瞬间又立即进行合闸，分闸状态无法保持。此前也出现过类似情况。

二、现场检查情况

检修一班成员连同厂家人员到达现场后立即办理第一种工作票进行处理。首先对GIS设备及断路器机构进行外观检查，并未发现气室压力低、零件脱落等异常现象，SF6压力表及气动机构气压表计指示正常。现场也未嗅到线圈烧毁等异常气味。

外观检查无误后，班组成员查阅相关的一次设备资料，分析其工作和动作原理，并进行初步分析和判断：

根据其工作原理，当断路器进行分闸操作时，分闸线圈受电后，衔铁吸合同时带动连板，连板转动使挚子打开，扣板释放，在一级阀弹簧的的作用下，一级阀口打开，压缩空进进入二级阀，将二级阀口打开，贮气罐内的压缩空气进入主阀上腔[2]。

压缩空气进入主阀上腔推动主阀杆将主阀口打开，压缩空气进入工作缸，推动工作活塞快速动作，带动操作杆使断路器分闸，同时将合闸弹簧压缩，为合闸操作储能。

当断路器分闸时，工作活塞连同操作杆向左运动。此时，合闸连杆机构在连杆的带动下，作用于拐臂动作，最后通过滚子将力传递至合闸扣板。此时，扣板向内移动，将合闸挚子顶起，使合闸挚子与扣板相扣，操作杆停止动作，合闸弹簧储能，分闸状态得以保持。

现场情况是：断路器已经进行了分闸操作且分闸机构也随之动作，但在分闸后又立即进行合闸。经观察，在分闸动作结束后，合闸扣板行程不足，未完全将合闸挚子顶起，以至于两者并未扣紧。此时已储能的合闸弹簧立即释能，断路器便立即进行合闸。

三、工作开展情况

首先将气动机构内的高压气体排出，打开贮气罐排气阀进行排气，约拧松至20mm，通过螺栓上的横孔进行排气，防止机构动作，造成机械伤人。

图1贮气罐排气

找到问题所在后，工作成员立即对该问题从易到难、从外到内进行分析。

首先从外部的分、合闸机构进行分析处理。经讨论，分析得出以下3种可能：

问题出现在分闸机构。

当分闸机构内的一级阀或二级阀密封不严，导致分闸动作时高压气体有泄漏现象，活塞工作杆运动不充分，分闸不到位导致合闸挚子与扣板不能扣紧，断路器又进行合闸。

经过分析发现问题出现在分闸机构中的凸轮上。

根据其动作原理，控制分合闸的关键一环便是凸轮。分闸过程中连杆带动凸轮顺时针旋转，并逐渐将扣板顶起，二级阀口关闭，分闸电磁阀内高压气体排出，最终导致分闸动作停止。假设凸轮过早介入分闸过程，那么分闸时间将被缩短，同样导致活塞工作杆运动不充分而导致分闸异常。

同样，工作成员做好记号后微调整了凸轮的位置，增大它介入时间。调整后同样进行分闸测试，异常情况依然存在。该可能被排除。

问题出现在合闸机构的滚子上。

分闸机构存在故障的可能排除后，工作成员对合闸机构进行一番检查。根据图纸和力的作用原理，合闸扣板运动的原动力系其下端的滚子。倘若滚子发生卡涩，将很有可能导致合闸扣板运动受阻而发生行程不到位。随即便检查该滚子的运动情况，经检查，该滚子功能良好，并无卡涩现象。该可能被排除。

排除由于分、合闸机构故障致分闸异常的可能后，工作成员把疑点从外部转移到内部。由一次图纸可得出，分、合闸机构与断路器的连接主要依靠工作缸内的操作连杆，其中通过气体压力作用于操作气缸内的工作活塞进行力的传动。

通过分析，问题极有可能是由于操作连杆不到位而导致合闸扣板行程不足。为进一步确定该可能性，工作成员通过慢动作摄像观察连杆与拐臂的运动情况。经观察该拐臂与脱扣装置之间的确存在一定的间隙，而这间隙恰恰是导致合闸扣板运动行程不足的明显标志，说明断路器分闸时未到位[3]。

为进一步确定是断路器本体分闸未到位还是在传动过程中出现卡阻现象，工作成员拆除操作连杆上的穿心销，解除机构与本体的连接，方便检查机构到本体间的传动部位是否存在问题。

图2操作连杆穿心销的位置

解除连接后，便对操作气缸进行拆卸，观察其内部是否存在卡阻现象。

在拆卸操作气缸封板过程中发现有粉碎的环氧树脂垫片掉落。拆下后，发现盖板内的环氧树脂垫片已完全粉碎老化。由其结构可知，其垫片的作用主要是减小工作活塞在分闸时所来带的强大冲击力，起到缓冲作用。工作成员立即对操作气缸内的脆化的垫片进行清除，并测量凹槽的深度（7.2mm），制作相应厚度的氟橡胶垫，代替原有的环氧树脂垫片以起到缓冲作用。

制作好后进行回装，回装过程需注意以下几点：

回装前要保证封板面与钢圈在同一平面上；

回装前要注意操作气缸内的清洁，不允许残留任何杂质；

回装过程中要防止钢圈掉落或移位，引起工作活塞动作时受力不均匀；

回装过程中要注意封板的搬运，需两人配合，建议有吊绳进行协助；

回装后注意螺栓的紧固顺序，顶部的螺栓最为关键；

回装后要对螺栓打上相应力矩。

最后将拆卸的卡销、穿心销等进行回装，再次检查所有连接部位已经连接完好。检查无误后再次进行分闸操作检测。经检查，拐臂与脱扣装置之间无间隙，分闸合闸扣板与合闸挚子扣紧完成，断路器分闸成功。

图4合闸机构挚子和扣板动作示意图（消缺后）

随后，工作成员对该断路器进行开关机械特性测试。经检测，断路器分合闸动作时间正常。最后通过监控后台对断路器进行操作，同样成功分合闸。至此，该断路器满足运行要求，消缺工作完成。

四、设备故障原因总结

由于设备运行年限久，内部的环氧树脂垫片已经脆化且失去张力，再加上分闸时工作活塞的冲击力大，接触时产生巨大碰撞。久而久之，其内部碎落的部分变渐渐堆积于底部，较其余部分有鼓起的现象。而工作活塞主要依靠四周凸起部分与垫片接触，一旦底部鼓起，那么在分闸时就会遭遇卡阻，使工作活塞无法动作到位，从而出现了先前所说的断路器分闸未到位的情况。

五、防范措施

第一，加强对同型号的断路器进行检查，初步估计同时期投产的同类垫片也已粉碎老化

第二，该设备投运较早，现沈阳高压开关有限责任公司已停止生产该型号设备，相关备品已无处可找，目前阶段建议统一和厂家订购相关备品，以备不时之需；

第三，加快推进技改项目，更换此类断路器。

结语：

发生分闸现象后，工作人员进行了种种设想，然后注意排查原因，最终找出了分闸的原因。经过处理后，分闸可保持正常状态，确保了整个系统运行的安全性和稳定性。本研究对于处理类似分闸现象具有一定的参考与借鉴意义。

参考文献

[1]徐建源，雷伟.永磁机构真空断路器分闸触头过冲与反弹抑制方法的研究[J].高压电器，2015，03：22-27.

[2]金松安，刘朝.高海拔隔离开关抗震分析研究[J].高压电器，2013，10：37-45.

[3]赵家庆，季胜鹏.基于事件驱动机制的电网事件快速捕捉方案[J].电力系统保护与控制，2013，23：103-108.