摘要：以新建110kV顺成变电站内110kV GIS断路器为例，分析了断路器在实际使用中出现的问题及控制回路中存在的缺陷，并进一步提出解决方案。
关键词：断路器 控制回路 弹簧未储能
一、引言
110kV顺成变电站110kV侧配电装置采用河南平高电气股份有限公司的ZF12B-126（L）型的GIS设备，其中断路器为弹簧式储能机构的SF6断路器。断路器控制回路的接线按《Q/CSG1201010-2016 南方电网110kV变电站二次接线标准》设计。
而本站作为江门地区首座二次控制电缆采用预制电缆、航空插头方式连接的变电站，在调试阶段出现了较多特殊性问题。
二、问题发现
110kV顺成变电站进行110kV良顺甲线保护整组传动验收时，合闸指令已发出但断路器拒合。此前断路器操作回路已经我司调试人员进行保护单机调试、整组传动试验及三遥对点后，已验证正确。
查看监控后台110kV良顺甲线情况：控制回路断线信号动作、弹簧未储能信号动作；经现场检查110kV良顺甲线GIS汇控柜内储能电源空开在投入状态带电正常、储能指示灯不亮；检查断路器机构合闸弹簧在未储能状态，合闸线圈发热严重且已烧损。
初步判断为合闸指令发出后，断路器未能动作变位，造成合闸线圈长期得电以致发热烧损。
三、问题分析
1、断路器就地设备的问题分析
根据GIS设备的二次接线原理图（详见图1），当合闸弹簧释能后，微动开关SP常闭点导通，中间继电器K12动作吸合，启动合闸弹簧储能控制回路，使接触器KM吸合，从而实现储能电机运转；直至合闸弹簧完成储能，微动开关SP常闭点断开，中间继电器K12失电复归、接触器KM失电复归，储能电机停止运转；微动开关SP常开点闭合，弹簧已储能指示灯EL2亮。
图 1 110kV GIS侧断路器操作回路（节选）
另外，微动开关SP常闭点导通时，时间继电器KT也与K12同时得电，开始计时，当合闸弹簧在延时定值内完成储能，KT随着SP的断开而失电复归，否则，KT经延时动作后，储能控制回路的常闭点断开，储能电机将停止运转，造成储能失败。
从上述合闸弹簧储能的动作原理可知，启动储能中间继电器K12在弹簧未完成储能前均在动作吸合状态，而断路器的合闸回路上，K12常闭点断开，从而实现弹簧未储能闭锁断路器合闸操作。
现场对故障作进一步的排查，用万用表检查各回路带电情况，断路器操作电源、储能电源均正常，但中间继电器K12不动作，时间继电器KT也不动作，经量度X2：15带负电、X2：17带正电，微动开关SP启动储能的回路有异常。
经检查汇控柜、断路器机构箱的端子排接线及两侧的航空插头接线后，发现汇控柜至断路器机构箱的控制回路电缆在汇控柜侧的预制电缆航空插头内储能储能启动回路的正电公共端针脚松动（见图2中#3针脚），造成航空插头安装固定后，正电针脚接触不良，K12不动作，造成合闸弹簧无法储能，但因断路器合闸回路接入的是K12的常闭点，不受闭锁，控制回路未断线。
图 2 航空插头的#3针脚松动后缩造成接触不良
2、保护操作箱的问题分析
为保证分合闸操作指令发出后断路器能正确动作，保护操作箱内配置了分合闸的自保持回路，如图3示，假设断路器机构在分位，手合/遥合动作后，合闸保持继电器HBJ经合闸电流启动后，常开点闭合形成自保持，直至断路器变位后，合闸自保持回路断开，HBJ复归。
图 3 保护操作箱内的分合闸回路
3、原因确定
综上所述，110kV良顺甲线汇控柜内至断路器机构的控制电缆航空插头接触不良，使启动合闸弹簧储能及闭锁合闸回路的中间继电器K12无法正确动作，造成合闸弹簧无法储能，是导致本次故障发生的直接原因。
而断路器合闸回路上的弹簧未储能闭锁以重动的方式选取常闭接点来实现，造成弹簧未储能的情况下仍能合闸操作的极端情况出现，是导致本次故障影响范围扩大至合闸线圈烧损的根本原因。
四、整改措施
1、对于航空插头接触不良的问题整改
根据航空插头供应商的解释，插头底座对每条线芯的针脚均有自锁限位的卡扣设计，只要按压到位，均能听到卡扣动作的响动，表示针脚安装到位。而一旦安装到位，针脚是不易出现松动的。
图 4 变更后的110kV GIS侧断路器操作回路（节选）
因此，组织人员对110kV GIS室内所有控制电缆的航空插头进行全面检查，确认所有航空插头的针脚均安装到位。
2、对于弹簧未储能闭锁功能设计缺陷的问题整改
联系设备厂家变更设计方案，将原来用于遥信回路的储能微动开关SP常开点改接至合闸回路上，替换原来的K12常闭点，如图4所示；同时将K12的备用常开点接至遥信回路作“弹簧未储能”信号。
3、合闸线圈烧损
拆除烧损的线圈，用备品的同型号线圈更换，并通知厂家补发备品。
经过上述的整改后，故障得到解决，并经实操传动试验后回路正确；同时对其他间隔进行了隐患排查，确保回路不存在类似的缺陷。
五、结束语
断路器作为继电保护装置出口动作的响应及执行终端，其操作回路是否可靠，成为继电保护能否可靠动作的前提。因此要求断路器操作回路中各功能回路的设计科学合理，经得起极端情况的考验。
同时，作为继保调试人员，对待调试过程发现的问题应严谨务实，彻查问题发生的根源，认真推敲，采取措施处理。
论文作者:吕浩辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
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