变电所SF6断路器储能电机异常运行烧毁的难题

变电所SF6断路器储能电机异常运行烧毁的难题

李宪宝1 ,刘国昌2

1.大庆油田电力运维分公司电力运维十部

2.大庆油田生态环境管护公司亮化工程公司

摘要：变电所因长时间运行会出现各种故障，特别是六氟化硫断路器故障，严重影响电力系统安全运行。其中六氟化硫断路器储能电机烧毁故障经常出现，造成六氟化硫断路器不能正常合闸，机构接收指令不能动作，电力得不到有效传输，影响了工业和人民的正常生活。本文对机械回路、电枢回路、并励回路进行分析，深刻解析储能电机烧毁的原因，结合生产实际采用技术改造攻克这个难题来实现电能的无缝传输。

关键词：储能电机；频繁；故障烧毁

引言

目前变电所35千伏应用的是六氟化硫断路器，机构是弹簧储能操作机构，存在储能电机烧毁的故障较为典型。具体故障为断路器合闸以后将机构弹簧能量释放，电机需要给断路器的机构弹簧储能，储能电机启动，将弹簧拉伸至储能位置，如果储能电机出现问题，直接影响断路器的分合闸操作。当电机储能结束后电机偶有不能停止运转的情况，持续运转，导致电机高温烧毁。以往有人值守时，值班员现场巡视发现并及时处理，避免电机烧毁。现在变电所无人值守，集控班口头命令合开关时现场无人，致使无法及时发现储能电机故障，将造成变电所再次从合闸故障。

1.故障经过

2021年，大庆油田第五采油厂某变电所1号六氟化硫断路器常规检测后合闸，发现断路器电机不储能，并伴随报警信号输出。

经检查发现储能电机烧毁，测量电机绕组阻值见表1：

表1储能电机电枢电阻表

2.故障分析

储能电机采用的是永磁直流减速电机,额定电压为220V,额定功率PN为600W,最长持续运行时间1min,电枢绕组5对极,运行电流约5A,绝缘等级E。

利用万用表测量正常电机参数:电枢绕组电阻均为为8.1Ω,电刷接触电压降 ΔU为1V。

直流电机烧损主要是由于电流过大或频繁运行热量来不及散发引起,而导致电机电流过大则有多种情况导致:外部因素(如控制回路故障、电源回路故障、电源电压低和机械传动机构故障),电机本身因素(如机械回路卡涩、电压波动、绕组故障、老化故障、频繁运行、外部因素)等。
    2.1 机械回路卡涩
    若储能电机由于卡涩或其他原因导致电机输出转矩小于起动转矩,电机未转动。此时电枢绕组中只有启动电流达到额定电流的6倍以上,电枢将烧损。现场检查电机碳刷完好,压紧弹簧紧固,转动部分盘车无卡涩现象,此因素排除。
    2.2 电压波动造成故障
    电机烧损一般是因为电机的电压偏高或者是电流突然增加，这些都是会导致电机过热的；那么一般是因为三相电压出现不对称造成一相电压出现偏高或偏低的情况，那么是会导致其中的某一相电流出现过大以及电动机发热的情况。所以不论是因为电压过高还是出现低或三相电压不对称等情况都会让电流因为突然添加，从而导致直流电机出现一些电气方面的问题并且造成一定的损坏。经检测电压正常,此因素排除。
    2.3 绕组短路故障
    绕组短路是指的电机绕组当中相邻的两条导线当中的绝缘出现损坏，那么两导体只会直接的碰撞所以称之为绕组短路。而当中发生在同一绕组里面的绕组短路也是称之为匝间短路，那么发生在两相绕组当中的绕组短路是会将其称呼为相间短路。不过其实不管是哪一种的短路都是会导致其中某一相或两相电流突然增加的，经检测不存在绕组匝间短路故障，此因素排除。

2.4 老化故障

绝缘损坏的话导体和铁心、机壳三者是会相碰也是我们所俗称的绕组接地。直流电机绝缘层老化会造成电气设备层面的常见故障，直流电机对地绝缘层出现异常会造成电机匝间短路故障，或是转子断条造成电机负荷率不够造成电机过电流。直流电机机械设备老化会造成电机扫膛、滚动轴承超温、震动过大、响声出现异常等常见故障。

如果出现这两种情况会导致该设备出现电流过大、部分受热的情况。经兆欧表检测未发现绝缘损坏现象，电动机用手盘车转动正常，此因素排除。

2.5 电机频繁运行
    储能电机属短时工作电机,其额定功率是与其规定的工作时间是对应的,其温升达不到稳定值,若电机长时间运行或频繁启动,则电机温升过高,易烧损电机。但是现在烧毁的电机没有频繁启动因此此因素排除。

综上分析,可以确定此次电机烧损是由于开关在投入过程中,行程开关触点不释放,电动机持续运转超过1min,从而导致电机温度上升烧损。

2.6 外部因素
    现场检查电机控制回路、电源回路正常,直流供电系统电压未出现波动情况，

更换新电机后运行，发现行程开关触点不正常，当储能结束时行程开关不能及时切断电机电路。

3.改进措施

针对发现的问题我们认为仅仅维护行程开关来保证电机不烧毁是远远不够的，我们在原有电路中加装了本地保护模块，对电机超时运转不停机、过载故障进行断电保护，当电机持续运行超过电机额定运行时间，保护电路会切断电路，当电机持续运行绕组过热，保护电路会切断电路，当温度恢复正常值时，电路重新接通防止电机因长时间运行过热烧毁，并与集控中心联动做到实时监控，保证开关正常运转。图1是加装保护电路：

图1  改进后储能电机控制图

4.结束语
    我们利用时间电路对原有电路进行了双重保护设计，也就是在外部电路持续供电的情况下，保护电路会在电机运行1min后自动切断电动机供电电路，或者绕组过热热敏保护动作切断电路实现保护电动机的作用，即使外部电路持续供电，电动机也不会得到电源而运转，集控中心及时掌握断路器的工作状态，做到人机结合保证开关正常运行。

参考文献：

[1]蒋明君.徐伟.秦晓宇.王卿然. SF6断路器储能电机烧损原因分析及处理[J]水电自动化与大坝监测 2014(5)