关键词：220kV断路器；控制回路；故障；处理
引言
气体绝缘金属封闭开关（gas insulated switchgear, GIS）设备由于占地面积少、运行维护简单、可靠性、安全性高等优点在电力系统中应用越来越多。GIS的核心设备是断路器，其能承载正常工作电流，切除故障电流，在电网中具有保护和控制的双重作用，是保障电力系统安全的重要设备。断路器动作时由操纵机构提供能量，其操纵机构有很多种，液压弹簧操动机构是其中之一。液压弹簧操动机构是由碟形弹簧作为储能部件、液压油为传动载体的高压断路器操动机构，因驱动能量大、传动平稳、动作速度快的特点，在高压断路器中得到了广泛应用。
1、断路器控制回路原理
断路器的分、合闸是通过保护装置与断路器本身的分、合闸回路构成的，如图1。断路器手动合闸或远方合闸时，合闸回路接通，合闸线圈励磁，启动断路器操动机构，同时合闸保持继电器励磁，接通合闸保持回路，直到断路器合上后串接于合闸回路的断路器常闭节点打开，断开合闸回路，完成合闸的流程操作。当手动跳闸亦或保护跳闸时，一样道理，跳闸回路接通，随即跳闸线圈励磁，启动断路器操动机制，同时跳闸保持继电器励磁，接通跳闸保持回路，直到断路器分开后串接于跳闸回路的断路器常闭节点打开后，断开跳闸回路，完成跳闸的系列操作[1]。
图1断路器控制回路原理
2、断路器常见故障
2.1、断路器拒动故障
由于拒动后将会延长故障切除时间，除加重被控制设备的损坏程度外，极易扩大事故影响范围，可能使单条回路故障扩散至整个母线，甚至导致全站停电、电网震荡等，容易扩大为系统事故或大面积停电事故。
2.2、拒动故障分析
高压断路器在正常状态下会通过分合来对电流进行控制，而在出现拒动故障之后则会打乱正常的分合动作，从而引发越级跳闸，使系统故障范围扩大。在一般情况下出现拒动故障的原因包括机械原因和电气原因。1）机械原因。高压断路器由于机械原因所引起的拒动故障突出表现在器械的生产制造、调试安装、检修等存在质量问题，最终使电力系统高压断路器的使用出现机械故障。2）电气原因。因为电气原因所引发的高压断路器拒动故障的触发点是电气控制不恰当、辅助回路故障，表现形式为分合闸线圈的烧毁、辅助开关的操作失误、合闸接地气故障、二次接线故障等[2]。
3、控制回路断线处理方法
当开关控制回路断线时，控制回路出口电压会出现异常情况。通过测量保护屏和开关机构箱控制回路出口端子电压，可缩小故障点查找范围，提高故障排查效率，尽快消缺。以开关合位为例进行分析，开关分位同理。正常情况下，当开关合位时，保护屏开关跳闸回路出口端子对地电压应为负电。
3.1、防止操作机构故障
各运行、维护单位应根据可能出现的系统最大运行方式及可能采用的各种运行方式，每年定期核算开关设备开断的短路电流，并采取以下机构反事故措施:(1)保证机构箱内加热器、温控器、除湿器良好，使机构箱在潮湿季节或气温突变时保持干燥和恒温。(2)经常注意监视机构压力及油位，发现油位过低或渗漏油时应及时处理。(3)为保持液压油的清洁，防止漏压，在运行中每隔2年将油过滤一次。阀体解体检修必须在室内，并用海绵控拭零部件[3]。
3.2、断路器防跳回路异常措施
(1)更换断路器金属辅助触点,使其动作时间大于防跳继电器受电时间54ms?该220kV温甲变电所更换前后断路器辅助触点金属短接时间分别为13ms和70ms?(2)更换防跳回路继电器,使其动作时间小于断路器辅助金属触点的动作时间13ms?由于该断路器辅助金属触点的动作时间过小,所以一并更换了对应断路器金属辅助触点,更换前后防跳继电器的动作时间分别约为50ms和17ms,断路器辅助触点金属短接时间分别为13ms和70ms?
3.3、操动机构故障原因及解决措施
(1)气动机构。气动机构利用空气压缩机，将压缩空气储存在储压筒中，以此带动断路器触头动作，此类机构常应用于LW13及LW23型断路器。由于空气储压筒中的压缩空气压力超过30MPa，压力较高的压缩空气易从空气管路、逆止阀处泄漏。现场检修时需要将设备停电后，释放剩余高压气体后对漏点进行清洁、加固，或更换逆止阀。(2)弹簧机构。当弹簧机构螺钉销钉未紧固，或防松结构有缺陷时，常出现连接部位松动、变位，导致断路器动作可靠性下降、分合速度不达标。值得注意的是，当断路器分合速度不达标时，可能导致灭弧室无法快速熄灭电弧，轻则严重烧损电触头，影响正常运行时的接触电阻，重则使灭弧室迅速升温，最终可能引起灭弧室爆炸[4]。
3.4、气体泄漏处理
SF6断路器在运行过程中如果发现在同一温度状态下，压力表前后两次读数差值达到0.01~0.03MPa时，应该进行综合检查，找出其中的漏点。如果出现大规模的SF6断路器气体泄漏问题，则需要立刻撤离所有的工作人员，和泄漏点维持10m以上的距离，启动所有的排风机进行通风，直到泄漏问题停止，才能允许其他人进入现场，通常情况下，SF6断路器的气体泄露问题通常发生在密封圈、焊缝、压力表接头、密度继电器连接处、气体管道接口、三相盖板、密封圈划伤位置等。在进行测量操作前，需要消除检测附近SF6气体，随后通过检漏仪在距离测点一到两米的位置缓慢移动。在出现SF6气体泄漏时需要采取以下措施解决：①全面检查瓷瓶，看其是否存在破损问题，如果出现破损，需要立刻进行替换。②利用高浓度洗洁剂清洗管道连接口，看其是否出现砂眼和密封性问题，如果有需要进行及时更换。③在存在漏气疑问的区域通过塑料薄膜进行包扎，比如管道和瓷瓶连接区域等，等待其静止12h后，利用定性、定量检漏设备进行全面测量，在发现漏点区域后，需要立刻替换密封胶圈，并二次涂抹密封胶，彻底清除漏气点故障[5]。
结束语
综上所述，随着社会经济的快速发展下，电能已然成为国民经济生产的重要能源之一，怎样实现对电能的高效化利用成为相关人员需要思考和解决的问题。高压断路器是维护和管控电网安全运行的重要基础性设备之一，高压断路器的存在对电网的正常运行起着十分重要的作用。为此，在新的历史时期需要相关人员在工作中利用所学知识及时分析和掌握高压断路器的运行情况和故障类型、故障成因，并采取有效的措施来处理这些故障，旨在能够为电网稳定运行和人们安全用电提供重要支持。
参考文献：
[1]高朝辉.220kV断路器控制回路绝缘故障的分析与处理[J].化工管理,2018(33):16-17.
[2]韩辰龙.关于变电站高压断路器的控制线圈匝间绝缘故障检测的研究[D].华北电力大学,2018.
[3]陈飞建.LW36-126型SF_6断路器控制回路的改造[J].机电信息,2017(36):74-75.
[4]郭姚超,王伟利,周伟民,段发强.一起螺钉锈蚀造成的控制回路断线故障分析[J].农村电工,2017,25(12):40.
[5]刘煌煌,林向宇,张国灿.220kV断路器控制回路绝缘故障的分析与处理[J].电工技术,2016(09):88-89.
论文作者:鞠卫东
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/17
标签：断路器论文; 回路论文; 故障论文; 机构论文; 高压论文; 触点论文; 动作论文; 《中国电业》2019年17期论文;