220kV线路断路器异常分析

220kV线路断路器异常分析

张剑锋

广东电网有限责任公司东莞供电局 523000

摘要：高压断路器内部结构及日常维护情况直接影响断路器性能的实现，高压断路器运行维护过程中会暴露出施工过程中人员施工的错误或者断路器原理上的错处。断路器的隐藏小缺陷会严重影响电网的稳定性，为了避免运维过程中遇上断路器的相关问题，本文通过对两起220kV线路断路器异常的现场调查，分析引起异常的原因，简要分析异常现象排查过程并提出了改进的意见。

关键词：断路器；压力；三相不一致

0. 引言^

继电保护装置是指反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。保护装置的正确动作还得依赖与其相连的断路器。本文以西门子开关（3AQ1-EE）为例，结合日常使用中遇到的异常情况和断路器自身的特点，提出一些运维的方法与建议。

0. 断路器动能回路对开关的影响

据运行人员运维的情况，西门子3AQ系列开关接连误发“打压超时”信号，而现场开关的液压值都为正常，但当运行人员重新分合开关控制电源后，“打压超时”信号便自动恢复。

上述情况在断开断路器控制电源的过程中会存在一定的风险。如在断开开关控制电源的过程中，本间隔刚好发生了故障，将会引起本开关的第一路跳闸回路失去了跳闸功能和合闸功能，从而有可能导致越级跳闸。现对开关误发“打压超时”信号的原因进行分析。

图中的B1为开关的压力接点，正常时（即压力值大于32MPA），B1的接点1与接点3连通，但当开关的压力至少于32MPA，B1的接点1与接点2便连通，触发K15的时间继电器，该时间继电器延时3秒后动作（即K15动作后的接点15与18连通），进而使油泵控制接触器K9励磁，启动油泵。与此同时，打压超时报警继电器K67也得以励磁，若因某原因导致该油泵启动回路连续导通15分钟后（即K67连续动作15分钟），便断开K9的启动回路并发“打压超时”信号，以避免电机因长时间动作造成电机损坏。

从图1、图2开关的油泵动作过程可知：若开关发“打压超时”信号，其必要条件是K15继电器的B1端受触发，同时其触发时间要连续维持至少15分钟。排除了开关机构真的发生漏氮的情况，若开关的液压值都为正常，但开关“打压超时”信号，则有以下的两种可能：

(1)正如上所述，当开关液压压力低于额定值，开关的油泵正常启动，开关通过油泵打压后，其液压压力值已恢复正常，但因K15时间继电器故障，导致即使其触发端B1的触发源已消失（即压力开关B1通过油泵打压后，使得B1的接点1与接点2断开），而K15继电器仍无法返回，从而导致油泵控制回路一直导通，直到打压超时继电器K67动作后，断开油泵回路并发“打压超时”信号。当出现上述情况时，运行人员首先查看开关机构上的液压表计，在确认压力值都为正常后，通过万用表的直流档测量

图1 西门子开关的油泵控制回路

图2 西门子开关的打压超时发信回路

K15时间继电器的B1端不带正电的，从而判别油泵回路的长期启动是否因该时间继电器故障所引起。若判断为K15时间继电器故障，而开关的压力值都为正常，暂不影响开关的运行，因此不建议通过断开控制电源的方式去解决问题，需联系班组准备备件处理。

(2)开关机构可能因环境温度的聚变或因油泵在频繁启动过程中发热，使得油泵体中的油在高温下分解产生少量气体聚集在油泵头部。当开关液压值低于额定值时，开关启动油泵，但由于油泵泵头中聚积了气体，影响了开关的正常打压，从而造成B1压力微动接点（压力接点B1的接点1和2连通）假性粘合，进而导致油泵启动回路一直接通，当油泵运转连续超过15分钟后，便发打压超时信号。当开关发“打压超时”信号时，运行人员首先查看开关机构上的液压表计，在确认压力值都为正常后，通过万用表的直流档测量K15时间继电器的B1端为正电的，则可判断为开关机构的压力接点假性粘合。根据目前的回路设计，对于运行人员来说，若要消除此误发信号，通过拉合开关中第一路控制电源的方法是最为简单和快捷的做法。建议结合间隔停电，在油泵回路中串接一复位按钮。当开关再次发生误发“打压超时”信号并确认是因压力接点假性粘合时，可通过分合该按钮，迫使油泵回路得以短暂断开，从而达到复归信号的目的。经核查，可在开关油泵启动回路中串接开关自身的复位开关S4，以便实现上述功能。具体改动如下图3所示：

图3 改动后的油泵控制回路

断路器动能回路对开关的影响是十分大的，而若要执行上述回路修改，需开关停电，并且需增设部分零件。

针对油泵头的气体聚集会影响开关的正常打压，建议增设油泵启动的信号（可以取K9继电器的辅助接点作为发信），以实现对油泵启动进行监视。需加强对西门子开关油泵的排气维护力度，避免气体的过度聚集，最终导致开关无法建压。

0. 断路器本体三相不一致回路

继保班人员对220kV线路开关本体第二路三相不一致功能试验时，在点跳任意一相开关后，出现本体三相不一致功能无法正确动作，同时第二路控制电源空开跳闸。

正常合上线路开关后，断开第一路开关控制电源，只保留第二路开关控制电源，用试验线短接第二路正电源与第二路任意一相跳闸回路端子，开关正确跳开所选择相别，当听到开关机构内有继电器动作的响声后，试验人员马上反映第二路开关控制电源空开跳闸，而且开关无法三相跳闸。使用同样的方法选取不同相别进行多次试验后仍是同样的结果。

通过上述表象，初步怀疑开关本体第二路三相不一致回路中的继电器存在故障，但经拆取该回路上继电器与其他线路（该线路开关本体第二路三相不一致试验正确）的相同元件比较后，并无发现任何异常检查。后来对该回路上相应继电器的接线检查时才发现本体端子排上的第二路控制电源正电源（201）接错了位置。第二路控制电源从继保室保护屏上引到开关本体机构箱内，其正电源应接至端子排X1-751和X1-1100。X1-751端子负责为第二路本体三相不一致动作跳闸时提供正电源（如下图4所示），X1-1100端子负责为开关第二路压力闭锁继电器及其回路提供正电源。可是现场的正电源并非接在X1-751而是接在于其相邻的X1-747（机构内端子排布如下图5所示）。因为端子排的号码编号牌与其对应的端子发生了错位，再加上开关机构箱的安装位置较高，接线及检查人员需仰视该接线端子排，容易会因视觉错误而导致接线错误（如下图6所示），即将正电源（201）接在X1-747端子上。当三相不一致时间继电器动作后，则相当于把正电源与接着负电源端的X1-745相短路，造成第二路控制电源空开跳闸。

图4 X1-751端子为正电源

图5机构内端子排布如下图 图6 视觉错误而导致接线错误示意图

从上述的例子中可以发现，对于断路器本体三相不一致的试验方法对验证接线的正确性起到了重要作用。在220kV及以上电压等级的分相断路器的双跳闸回路中，必须针对每一跳闸回路中的三相不一致回路进行单独试验。在试验跳闸I的三相不一致回路时，就应该断开断路器的第二路控制电源，只保留第一路，以保证三相不一致的唯一性。在试验跳闸II的三相不一致回路时，同样也需断开断路器的第一路控制电源。

0. 结论

通过上述两起异常情况的分析，要求运维人员需了解断路器中二次回路接线、各元件的功能、特性等。上述回路的分析是对现实工作的总结和改进，并且对于与检修专业间或同行之间的交流有一定的参考价值，通过此次分析提醒我们要善于开辟思维，解决工作中的难题，更好地位电力事业服务。