摘要：介绍了上海西门子公司产的快速接地开关的特点及应用，根据现场应用情况，分析总结了快速接地开关合闸电机电源空气开关跳闸的原因，结合现场调试检修经验，给出了纠正措施并进行改造。
关键词：快速接地开关；合闸电流；防震型继电器
引言
500kV龙城变电站是国网公司智能变电站示范项目，其中500kV采用HGIS设备，采用3/2接线，本期出线2回，1个完整串和2个不完整串，安装7台断路器。500kV一次电气主接线图如图1所示：
2 存在问题
验收调试过程中发现有12支快速接地开关在合闸操作完成后，接地开关电动机构中电机电源的空气开关异常跳闸。空气开关（又名空气断路器），是断路器的一种，只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。在正常情况下，过电流脱扣器的衔铁是释放着的；一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈就将产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开[2]。
用钳形电流表随机测量接地开关合闸过程中电机电源回路的电流值，测量电流值在几十安培到300安培之间。进一步验证上述现象，在以10次为一组的合闸测试中，发现有3至5次测量到电机电源回路最大电流超过电机的正常启动电流，并导致电机电源空气开关跳闸。
鉴于此异常现象，现场决定把C6型空气开关更换成C10型开关，增大空气开关容量，后续多次调试过程中仍然出现合闸电流偏大导致空气开关异常跳闸的现象。
将三相快速接地开关同时操作检测转换为针对单相逐一进行合闸操作进行检测，异常现象仍然存在。而在所有的分闸操作中，都没有电流偏大导致空气开关跳闸的现象，波形记录分析仪记录的所有分闸过程中的电流无异常偏大情况。
3 原因分析
现场验收方和设备厂家经检测、排查和分析，排除了导致异常跳闸的一些因素：电机电源和控制电源电压质量、就地控制柜接线质量、空气开关质量、驱动机构电器元件质量、电机本身质量，把异常问题存在的范围锁定在设备本体，即快速接地开关的弹簧驱动机构和电机驱动机构。
根据变电站现场作业的可行性、分合闸动作原理、二次回路控制原理，对弹簧机构和电机驱动机构的部件进行了以下调整：弹簧脱扣器的阻挡角度、辅助开关动作角度、更换继电器、更换空气开关，观察到异常现象继续存在。
进一步的调试过程，利用波形记录分析仪对此异常现象作具体测量分析。测量以下参数：快速接地开关驱动电机两端电压、流经空气开关的电源电流、流经电机的电流、控制回路继电器线圈的电压、控制回路辅助开关的节点开关量及一次主回路快速接地开关的通断开关量。
利用波形记录分析仪测试了51-17C 相，51-27C相，5021-67A和52-27A相四个快速接地开关的合闸过程波形。如图2所示，以下示波器图为典型图形，从上往下波形依次为辅助开关S1开关量、一次回路快速接地开关量、电机两端电压、流过电机的电流、流经空气开关的电源电流。
图2 波形记录仪测量图
从图2波形中可以看出，一次主回路快速接地开关闭合后约一次半周波时电机电压变为零，并随之产生脉冲电流，而辅助开关的开关量并没有出现，辅助开关常闭接点S1并未断开。电机电压变为零说明K1触点断开，合闸继电器线圈失电，虽然此时辅助开关触点S1还未断开。这与产品设计的正常工作情况是不同的，K1触点应该在S1触点断开后在分断。K1触点异常分断时刻与一次回路快速接地开关闭合时刻相差只有一个半周波（30ms），推断此异常分断是由于合闸弹簧到达合闸位置时引起的部件撞击震动导致K1常闭触点分断，而此后未能恢复，合闸线圈失电，电机失电使得辅助开关不能正确动作。分断电感性辅助（电机）时，由于电机不能突变，电机线圈会有暂态电流变化，出现电流脉冲。电机断电前电机负载对应于一个较高的数值，稳态电流较大，之后的电流脉冲较大。合闸过程中的最大储能比分闸过程中的大，引起的部件撞击震动强度也较大。
把5013-67接地开关A相分合闸继电器从基座上拆下来，用手扶住继电器消除受到的震动，在进行合闸操作，结果发现电机电源电流波形正常，各部件动作顺序正确，接地开关重复5次合闸，在波形记录仪上均未有脉冲电流出现。如图3所示。
根据上述测试结果分析，表明合闸过程中弹簧机构引起的震动导致合闸继电器K1触点异常分断是产生高幅值脉冲的根本原因，也是电机电源空气开关异常分闸的原因。
4 整改措施
现场决定将采用防震型继电器（型号3ZX1012-ORH11-1AA1 A600/P600）代替已经安装的普通继电器（型号3RH1122-1AN20-1AA0 AC-15）。
将5013-67接地开关A、B、C三相安装防震型继电器，测量了分合闸过程
中相应的电压和电流，分合闸过程没有出现电流过大或空气开关跳闸的现象。单相和三相联动各动态观测5次，都未有异常，从而验证了此继电器足够防震的有效性。
5 结束语
《电力安全工作规程》明确规定“电气设备检修时，必须进行接地”，装设母线接地开关及线路接地开关是为了确保母线及线路设备检修时的人身安全，接地开关一般在投入运行（送电）前拉开，在停运（检修）时投入。接地开关正常动作，才能保证检修工作顺利进行，进而保障电网的安全运行。
参考文献：
[1]张劲松.500kV配电装置的选择和HGIS的应用[J].电力建设，2004.05（8）：35-36
[2]梁志华.降低空气开关跳闸故障率的措施研究[J].机电信息，2015.03（7）：62-63
论文作者:闫世军,王宇,王曦
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：电流论文; 电机论文; 空气论文; 继电器论文; 波形论文; 异常论文; 回路论文; 《电力设备》2017年第30期论文;