湘西电网断路器故障诊断及处理对策探讨
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摘要：高压断路器作用对于整个电网系统非常巨大，它是最重要的控制和保护设备之一，而研究、解决高压断路器的故障诊断和处理是有效提高电力系统运行可靠性的重要措施，这有助于及时地发现设备隐患，减少事故的发生，缩短处理事故的时间，提高电网的综合效益。对湘西电网高压断路器常见故障的判断和处理方法分别进行了阐述，并提出相应的解决途径。
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文童编号：1007-3973(2011)009-041-02
1 引言
我们知道，高压断路器作用对于整个电网系统非常巨大，它是最重要的控制和保护设备之一，它又称为高压开关，它的好坏直接决定整个电网系统能不能正常运行，因此，我们说研究高压断路器的故障诊断是保证电力传输系统正常运行的必要手段之一，也是保障电力系统可靠性的有效方法。根据以往的文献研究结果显示，高压断路器是高压供、配电系统中最容易出现故障的薄弱环节。由于本人长期在湘西电网工作，总结了一些影响湘西电网高压断路器不能正常工作的因素，本文主要归纳为如下几点原因：(1)高压断路器的拒合现象，在从业的几年中，这种拒合现象在我们工作的事故现场中经常出现，也是本文需要重点分析的故障之一。(2)高压断路器不能正常分闸停电，这就是我们熟悉的拒跳现象，在湘西电网几年的现场事故处理中，“拒跳”较普遍存在。(3)还有影响开关不能正常分、合闸现象等。但是本文主要探讨高压断路器的拒合现象、拒跳现象。
2 湘西电网高压断路器拒合故障诊断及处理
湘西电网从1995五年开始，经过九五规划和三年城乡电网改造，并做出了可持续发展的十五规划，湘西电网骨架基本形成。本文通过分析本人参加的湘西电网某次220 kV线路保护定检过程中出现的断路器c相拒合故障，阐述了诊断同类故障的措施与方法。这条220 kV线路间隔采用了中间继电器DZB-15B／220V、0.5A型，它的电压线圈直流电阻为9kΩ。我们在开关机构检修过程中发现，高压断路器分合闸试验过程中出现了分闸后，分闸仍旧保持着挚子过位，这一点引起了我们的警觉，同时，在分闸保持挚子与合闸触发器之间产生了10 mm的非正常间隙距离，而且不能正常接触(我们知道，在分闸状态下，合闸触发器与分闸保持挚子元件正常的配合位置应该是互相接触，并且有一定的压力)，根据我们的经验，我们初步判断应该是属于机械故障，经过我们仔细检查后发现，合闸脉冲电源给出后，线圈正常动作，触发器正常脱离，但分闸保持挚子仍旧不能脱开，无法合闸。我们通过手动使分闸保持挚子和机构输出轴的保持元件脱离(此时，机构合闸传动系统无任何互锁条件，机构应在弹簧力的作用下合闸)，但是，现在开关仍不能合闸。
2.1 电网高压断路器拒合故障诊断方法
根据以上的故障现象，我们进行了仔细分析，并对类似的故障进行了诊断总结：首先，我们应该注意合闸操作前红、绿灯亮不亮，如果灯都不亮，那么我们就可以肯定问题的所在：即控制电源缺失或控制回路有断线的现象。根据这一点，我们可以对整个控制电源和整个控制回路上的元件进行检查，以获得它们是不是都再正常运行的结果，具体来说，我们可以进行如下的检测：可以检查合闸操作时整个电压是不是符合正常值、熔断器是不是已经熔断、防跳继电器是不是工作正常、断路器辅助接点之间的接触是不是良好等。那么另外一种情况就是：如果当我们操作合闸的时候发现绿灯在不断的闪光，但是红灯不亮，同时，仪表没有任何指示，喇叭却不停的响，并且断路器机械分、合闸位置指示器仍处在分闸位置，这个现象一旦出现，就说明问题出在操作手柄位置和断路器的位置不对应，断路器没有成功合上。根据我们的经验及查阅相关文献，总结了导致这一现象出现的原因，主要有：合闸回路上的熔断器已经熔断或者是接触不良，导致没有电流通过；合闸接触器没有任何合闸的动作；合闸线圈烧毁或者发生短路。第三种情况则是：如果工作人员操作断路器并将断路器进行合闸后，这个时候如果绿灯熄灭，但是红灯瞬时明亮后又再次熄灭，绿灯又闪光且不时地伴有喇叭刺响，我们就可以判定这个现象的出现属于断路器合上了之后又自动进行了跳闸。
2.2 电网高压断路器拒合故障排除对策
针对上述出现的问题，我们提出了相应的解决办法：首先，可以安排工作人员在LD信号灯的回路中串联一个高压断路器常闭的触点，这样就可以改善触点接触不良等问题：假如当高压断路器被工作人员操作合闸后，但是TBJ电压线圈中却会不流过电流，这样就可以不产生保持电压。另外一种情况是：如果当高压断路器被工作人员操作分闸后，这样不仅可以监视整个高压断路器合闸后的回路状态是否良好，而且还可以指示其是否分闸。其次，工作人员可以将LD信号灯的接线从三号线移到五号线，从而改善接线环境，这样就可以使TBJ操作动作发生后LD信号灯与它的电压线圈彻底断开了，但是，这个办法实施起来相对来说比较麻烦。特别是在某些高压断路器操动机构内改动其接线较为麻烦，因此，不到万不得已的情况下，不建议轻易使用。再次，如果工作人员发现高压断路器没有多余的常闭辅助接点后怎么办呢?本文认为：工作人员可以在TBJ的电压线圈两端并联一只附加电阻R，这样做就可以使得TBJ电压线圈两端电压限制在不大于额定工作电压的30％以内。针对湘西电网中出现的事故现场情况，经计算，我们最终选择了电阻为ZGII-50／600.Q的电阻，并对其进行了验算，结果显示是正确的，当我们把它并联600Ω电阻后，LD两端电压额定为214V，此时，TBJ电压线圈两端电压为5.5V，很好的解决了湘西电网出现的这次故障。
3 湘西电网高压断路器拒跳故障诊断及处理
通过分析湘西电网某次220 kV线路保护定检过程中出现的断路器拒跳故障，阐述了诊断同类故障的措施与方法。在工作人员开柜后，我们检查发现，配出高压开关柜异常显示过，显示在负荷运行20秒后，主变二次开关进行了跳闸，但是，令人感到奇怪的是，这个节点上的配出柜并没有出现跳闸情况，配出高压开关柜停电后也没有显示出任何异常。因此，我们决定用接地选择器将这个配出柜选出后停运，彻底检修。经过仔细检查这个配出柜，工作人员发现这个配出柜的过流继电器的常开触点GJ烧坏，从而造成了这次高压断路器的拒跳故障发生，从而发生了越级跳闸的事故。我们只能选择使用其它的各高压开关柜依次送电正常。我们知道，由于高压断路器的操作非常频繁，受到机械因素与电气因素的影响，经常会出现拒跳的现象。我们认为，在电网运行过程中断路器的“拒跳”系统安全运行威胁很大，比电网高压断路器的拒合现象危害性更大。对于已投入运行的电网高压断路器来说，一旦电网中的某一单元的高压断路器发生了“拒跳”故障，那么将导致该断路器拒动，这无疑会造成上一级断路器跳闸，我们
将这种事故现象称为“越级跳闸”，这种“越级跳闸”甚至有时会造成整个电网系统的解列。因此，“拒跳”故障比“拒合”故障带来的危害性更大，应尽早研究诊断并及时予以消除。
3.1 电网高压断路器拒跳故障诊断方法
根据以往研究文献及我们的实践经验，我们总结出了断路器“拒跳”的相关特征，根据这些特征，我们可以对电网高压断路器拒跳故障进行很好的诊断。首先应该了解并掌握断路器拒跳故障查找方法，这就要求电网公司加大对值班人员的培训力度。
如果是电气回路的故障，究其原因，可能有：(1)仔细检查控制回路熔断器和跳闸回路各元件，可能是控制回路熔断器熔断或跳闸回路各元件接触不良，比如说控制开关触点、断路器操动机构辅助触点、防跳继电器和继电保护跳闸回路等接触不良，所有这些原因都可能导致电气回路发生故障；(2)还应该仔细检查液压(气动)机构压力，液压(气动)机构压力降低也可能导致跳闸回路被闭锁，或分闸控制阀未动作；(3)SF6断路器气体压力低，密度继电器闭锁操作回路；(4)跳闸线圈故障。如果排除了电气回路方面的故障，那么机械方面引起的故障的原因有如下几个：(1)跳闸铁芯动作冲击力不足以支持跳闸，这说明铁芯可能失去而导致卡涩或跳闸铁芯脱；(2)分闸弹簧失灵，分闸阀卡死，大量漏气等，这些原因也可能造成高压断路器拒跳：(3)触头发生焊接或机械卡涩，传动部分失效(如销子脱落等)，这些原因也可能造成高压断路器拒跳。因此，对于电网高压断路器拒跳故障的诊断，我们应该从电气回路的故障和机械方面的故障这两个方面入手。
3.2 电网高压断路器拒跳故障排除措施
根据电网高压断路器拒跳故障诊断方法，我们提出了断路器拒跳现象的相应的处理对策，具体的处理方法如下：(1)根据已有知识，我们可以根据事故现象，判别是否属断路器“拒跳”事故。同时，我们还根据实践经验总结了高压断路器“拒跳”事故的一些典型特征：如果高压断路器的跳闸的回路光字牌亮，但是该高压断路器的回路红灯仍亮，然而上一级的高压断路器后备保护没有跟上来，如主变压器复合电压过流过低、断路器失灵保护等动作的发生，这些都是“拒跳”故障的一些典型特征，但是，在极端个别情况下，高压断路器的后备保护不能及时动作，电流表指示值在短时间内急剧增加，电压表指示值降低，同时伴有功率表指针晃动，主变压器发出沉重嗡嗡异常响声，而相应断路器仍旧处在合闸的位置，这样的情况也可以引起电网高压断路器拒跳事故发生，工作人员应该时刻警惕此类事故的发生。(2)根据第一步，现场工作人员在确定断路器故障后，应该立即手动拉闸限电，这样做有以下几个好处：1)如果工作人员在没有判明故障断路器的情况下，而主变压器电源总断路器电流表指示值发生异常，同时异常声响强烈，那么，现场工作人员应该先手动拉开电源总断路器，这样做主要是以防止烧坏主变压器，减少不必要的损失。2)当现场工作人员确认是由于上级后备保护动作造成停电时，且现场工作人员已经查明有分路保护动作，但断路器未跳闸，这种情况下，现场工作人员则应拉开拒动的断路器，恢复上级电源断路器；如果查明了各分路保护都没有发生任何动作(也可能为保护拒掉牌)，现场工作人员则应该马上检查停电范围内设备有无故障，如果没有故障应拉开所有分路断路器，合上电源断路器后，逐一试送各分路断路器。如果当送到某一分路时电源断路器又再跳闸，那么，现场工作人员就可以判明该断路器为故障(拒跳)断路器。在这种情况下，现场工作人员应该将之与其他的设备隔离，同时恢复其他回路供电，以保证最大范围内的电网运行安全。3)最后一种常见的情况是，现场工作人员在检查“拒跳”断路器除属可迅速排除的一般电气故障(如控制电源电压过低，或控制回路熔断器接触不良，熔丝熔断等)外，对一时难以处理的电气或机械性故障，现场工作人员应该主动联系调度，作为停用、转检修处理。
4 结束语
电网高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况(如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。当电网发生高压断路器拒合故障、拒跳故障等事故的时候，工作人员应该要冷静的进行处理。湘西电网由于地处偏僻，电网运行地段地处高山，检修比较困难，所以快速处理各类故障对保障湘西电网有着至关重要的意义。
参考文献：
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