从一起永磁真空开关据分故障看永磁操作机构

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一、故障概述

河北省保定市安国市供电公司常庄35kV变电站10kV馈线开关为永磁真空开关。2009年4月15日凌晨，513馈线出现接地短路故障，本应速断掉闸，但是由于储能电容损坏，513开关因没有操动电源而不能分闸，造成1号主变高后备动作过流跳闸，全站停电，值班调度员计划遥控试送，结果未成功。

二、原因分析

河北省保定市安国市供电公司常庄35kV变电站整流系统2005年10月份投运，事故发生时已运行3年零6个月，整流系统专为10kV开关提供直流驱动电源，电容应为竖直放置，可是地方太小，安装采用了水平放置，电容为纸质电解电容，平放时间较长，造成电容参数发生变化。事故时储能电容可能早就被击穿了，但是由于没有储能电容的电气参数指示，巡视过程中没能发现储能电容已损坏。

由此可见，为了保证电力系统的安全运行，断路器必须能及时可靠地分合动静触头，这要借助于操作机构来完成，可以说，操作机构的可靠动作直接影响着电力系统的稳定。下文就真空开关的操作机构进行分析讨论。

（一）对操作机构的要求

第一，合闸。电力系统正常工作时，通过操作机构关合断路器，这时电路中流过的是工作电流，由于工作电流一般较小，关合较容易。但是当电网发生短路事故时，电路中的短路电流可达40kA，甚至更大。断路器承受的电动力可达几千牛以上，操作机构必须克服如此巨大的电动力，才能关合断路器。

第二，保持合闸。为了缩小断路器整体尺寸和降低能耗，合闸线圈被设计成短时工作制，只允许在很短的时间内通以合闸电流，若通电时间过长，会烧毁合闸线圈。这就要求操作机构在合闸线圈失电后，仍能将断路器保持在合闸位置。

第三，分闸。断路器分闸意味着要开断电路，要出现电弧，开断的电流越大，电弧愈难熄灭，工作条件愈严酷。当发生短路故障时，短路电流比正常负荷电流大得多，由于系统发生短路时，系统电路表现为电感性电路，所以当交流电压过零，断路器动静触头分开瞬间，动静触头间的电流不能突变，会出现瞬态恢复电压。为了达到分断电路的目的，操作机构必须提供一定的分闸速度，尤其是刚分速度。

（二）几种操作机构的优缺点

第一，弹簧操作机构，弹簧操作机构由弹簧储能、合闸、保持合闸和分闸几个部分组成。优点是不需要大功率的电源，缺点是结构复杂，制造工艺复杂，成本高，可靠性较难保证。

第二，电磁操作机构，电磁操作机构结构较简单，但结构笨重，合闸线圈消耗功率很大。

第三，永磁操作机构，永磁操作机构是在上两种操作机构的优缺点的基础上，进行了改进设计。永磁机构结构比较简单，与弹簧机构比较其部件减少约60％，由于部件少，则故障率也随之减少，故可靠性高，另外机构寿命长，维护量也少。

（三）永磁机构的缺点

永磁机构是靠储能电容来提供分合闸电源，如果储能电容损坏，当该线路中出现故障要求开关分闸时，开关就不能可靠动作。但储能电容安装在开关内，而且没有电气指示，巡视过程中根本不能发现储能电容的异常情况。

（四）开关拒分的危害

第一，造成大面积停电事故。本次事故就是因为10kV馈线开关拒分，短路电流使1号主变高后备保护动作，301开关分闸，造成全站停电。

第二，短路电流长时间流过设备，造成设备损坏。本次事故中，1号主变通过高后备保护动作切断故障电流，高后备保护延时1秒，这就有可能对主变及其他开关造成损坏。

（五）对永磁开关的整改措施

河北省保定市安国市供电公司有两座35kV变电站的10kV开关是采用的永磁真空开关，在安装时我们就意识到了储能电容在开关体内不利于巡视检查的问题，就在控制室内集中安装了储能电容，但当时没有对其安装电气指示，而且由于安装位置空间较小，安装方法不正确，造成了储能电容的损坏。

事故发生后，我们在正确安装储能电容后，在控制屏上安装了储能电容的电气参数指示，以便于巡视时能及时发现储能电容的异常情况，又通过通讯装置与监控中心连接，实现时时监控。

（六）整改后取得的成效

河北省保定市安国市供电公司有两座35kV变电站的10kV馈线开关采用永磁真空开关，于2005年10月份投入运行。从2008年底，这两座变电站就出现了4次10kV开关拒动现象。2009年4月份我们对对其进行了整改，整改后确实达到了预期的效果。2009年11月10日，监控中心人员发现常庄变电站储能电容电压降至80V（正常值300V），我们迅速到达现场检查，发现是储能电容连接线对控制柜外壳放电所致，我们及时处理，排出了一大设备隐患。整改后至今，这两座变电站未发生一起10kV开关拒动现象。

（作者单位：河北省保定市安国市供电公司）