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    合闸弹簧导致断路器拒动原因分析

     论文栏目:断路器控制论文     更新时间:2020/11/17 11:45:00   

    摘要:阐述出现断路器合闸不到位的异常情况,可能会导致断路器在故障时无法跳闸,引起拒动。提出将断路器分合闸弹簧列入检修重点试验项目,有效避免引起电网事故的风险。

    关键词:合闸弹簧,永久性故障,弹簧疲软

    某日对220kV某变电站110kV甲线开展计划性保护定检工作,对该间隔断路器进行永久性故障传动试验,通过保护装置实现断路器“分→合→分”的过程,达到检验保护装置及断路器能可靠隔离永久性故障的目的[1]。实验过程中,工作人员发现保护装置对永久性故障能可靠动作,动作逻辑及时间满足要求,但是断路器在重合于故障后不能立即加速跳闸,存在拒动的情况。经过对保护装置、相关二次回路、断路器本体机构等进行检查,发现导致断路器重合于故障后拒动原因为:断路器合闸弹簧疲软[2],断路器重合后没有达到真正的“合闸”位置,故不能立即实现跳闸,需经一延时让断路器达到真正“合闸”位置,方可实现跳闸。

    1现场检查与分析

    110kV甲线间隔,线路保护为CSC163A光纤差动保护,断路器机构为LW36-126(W)/T3150-40型六氟化硫断路器。线路保护的保护动作、重合闸、断路器本体分、合位置均已正常接入集中录波装置并能正常录波。对保护装置进行逻辑检查。在断路器合位,退出保护跳闸及重合闸出口。试验仪模拟瞬时性故障,保护装置动作逻辑正常、报文正常、动作时间满足要求。对装置外部二次回路检查。断路器合位且已储能、储能电源及控制电源正常投入,线路保护屏上跳闸出口及重合出口压板投入。情况1,试验仪模拟瞬时性故障,保护装置动作逻辑出口正常、报文正常、动作时间满足要求。情况2,试验仪模拟永久性故障(重合闸时间整定值为2s),保护装置动作逻辑正常、报文正常、动作时间满足要求,但是断路器在保护首次跳闸命令发出时可靠跳闸,在重合闸命令发出时可靠重合闸,在后加速跳闸命令发出时断路器拒动。断路器位置(集中录波录取断路器本体实际位置)在第一次保护动作后及重合闸动作后均能可靠变位,只是在后加速动作后断路器未跳闸,仍保持在合闸位置,如图1。如上分析,基本可以认定保护装置及二次回路没有问题。对断路器机构检查。断路器分、合闸技术要求为:正常运行时,断路器处于合闸位置,此时断路器合闸弹簧与分闸弹簧均已储能,断路器应能进行一次“分-合-分”的连续过程[3]。对110kV甲线间隔断路器进行就地“分-合-分”试验(与线路保护装置出口回路断开联系),试验结果为:“分闸正常-合闸正常-拒分”,即断路器机构自身不能满足“分-合-分”要求,这是导致断路器重合于故障后不能加速跳闸的直接原因。

    2断路器机构不能满足“分-合-分”的原因

    (1)断路器合闸弹簧行程。正常运行情况下,断路器处于合位、储能状态。当断路器第一次跳闸然后重合闸成功时,断路器合闸弹簧行程没有释放到位,即处于“已储能”和“未储能”之间,亦即处于图2中的T1位置,此时断路器储能电机运转储能。合闸弹簧由T1行程向下运动到T2行程位置(用时约7s),达到了真正的“合闸”位置,在后加速命令或手跳命令未消失的情况下,断路器跳闸。(2)分合闸弹簧储能原理及拒动原因。断路器合闸过程中,合闸弹簧一部分供给断路器合闸的能量,将另一部分能量传递给分闸弹簧,分闸弹簧储能具备跳闸能力。断路器弹操机构[4]原理如图3、图4。①当合闸弹簧能量不足时,将使断路器由分闸位置到合闸位置过程中,凸轮18、拐臂1、轴销3及分闸保持挚子5行程不到位,图4中的轴销4不能被分闸保持挚子5锁死,凸轮18末端抵住拐臂3(图2中T1能看出合闸弹簧释放时没有到位),导致即使分闸弹簧具备一定能量,分闸线圈动作时,分闸弹簧及拐臂1、3无法顺时针旋转运动,从而使断路器无法分闸。②在断路器储能电机继续储能过程中,如图2中,合闸弹簧由T1行程运动到T2行程。图4中的凸轮18顺时针旋转,凸轮18末端不再住拐臂3。此时由于分闸回路处于保持导通状态,分闸线圈励磁,轴销4没有锁死,拐臂1、3受分闸弹簧力矩作用下顺时针运动跳开断路器。经过对断路器机构元器进行勘察分析,机构连杆、凸轮、螺钉、转轴等均无松动损坏现象。最后发现为合闸弹簧疲软、能量不足造成机构行程不到位卡死而不能分闸。③当合闸弹簧疲软时,在合闸的最后时刻,合闸弹簧由于受到分闸弹簧的反作用力矩,若合闸弹簧剩下能量小于等于分闸弹簧反作用力矩及机构损耗力矩时,分合闸弹簧处于平衡状态,断路器合闸不到位。(3)处理方法及建议。进行合闸弹簧能量的检测,如不能满足要求,更换合闸弹簧;重新校验调整合闸弹簧位置[5],使其能量满足要求;关注分合闸弹簧的检修工作。处理完成后应能保证断路器能实现“分-合-分”要求。

    3结语

    通过此次定检发现一起因断路器合闸弹簧疲软时,在合闸的最后时刻,合闸弹簧由于受到分闸弹簧的反作用力矩的作用,若合闸弹簧剩下能量小于等于分闸弹簧反作用力矩及机构损耗力矩之和时,分、合闸弹簧处于平衡状态,出现断路器合闸不到位的异常情况。可能会导致断路器重合于故障时拒动,证明了模拟永久性故障传动断路器的必要性。

    参考文献

    [1]韦德重.220kV断路器分闸不成功原因分析及防范措施[J].广西电力,2014,37(03):23-26.

    [2]苏德达,李忆莲.弹簧的失效分析[M].北京:械工业出版社,1988.

    [3]邹晓舟.断路器机构不能合闸的原因分析[J].贵州电力技术,2014,17(02):32-33.

    [4]陈保伦,文亚宁.断路器弹簧操动机构介绍[J].高压电器,2010,46(10):75-80.

    [5]赵晨光,魏明,郝增辰,高欣.高压断路器弹簧机构常见故障分析及检修方法[J].河北电力技术,2013,32(03):17-19.

    作者:沈祖涛 罗丹 周斌 杨成 单位:贵州电网有限责任公司凯里供电局 贵州电网有限责任公司镇远供电局 贵州电网有限责任公司雷山供电局

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