宁启线江都分区所2811负荷开关频繁脱扣故障分析

宁启线江都分区所2811负荷开关频繁脱扣故障分析

吴炅

中国铁路上海局集团有限公司南京供电段海安检修车间江苏南京210000

摘要：江都分区所1ZB手车烧损经恢复后，设计单位于设备原有基础上在1ZB一次侧与母排之间加装一把编号为2811的负荷开关，旨在当1ZB一次熔管破损或变压器内部故障时，可以及时将1ZB从母排上撤出，防止变压器进一步被烧损。本文针对宁启线江都分区所2811负荷开关在接触网停电时频繁脱扣故障的原因进行剖析，并针对该故障进行解决方案探讨。

关键字：分区所；负荷开关；脱扣；故障

一、引言

江都分区所1ZB手车烧损经恢复后，在1ZB一次侧与母排之间加装一把编号为2811的负荷开关，旨在当1ZB一次熔管破损或变压器内部故障时，可以及时将1ZB从母排上撤出，防止变压器进一步被烧损。该脱扣功能的实现取决于母排上的电压互感器、高压带电显示器（DXN）及二次侧电压继电器（YJ）的相互配合：当高压带电显示器判定一次侧母排带电且2811负荷开关处于合闸位置，若此时二次侧电压继电器采集变压器二次侧电压小于180V且维持时间超过时间继电器设置时长，则判定变压器出现故障，脱扣回路导通，脱扣线圈得电，电机分闸回路导通带动2811打开，1ZB从母排上退出，保护功能实现。

江都分区所2811负荷开关频繁脱扣故障，影响了供电稳定性，降低了供电的可靠性，使供电安全存在隐患。为保证供电安全、可靠、稳定，对2811脱扣的原因进行剖析，并针对该故障进行解决方案探讨。

二、脱扣故障出现

2.1现场故障现象

2017年9月13日晚，电调通知海安变电检修工区江都分区所2811负荷开关脱扣且远动合闸拒动，要求赶往现场检查处理。

作业人员赶到现场后发现当晚接触网有作业，接触网已停电，咨询电调相关信息得知，2811负荷开关于接触网停电时脱扣，脱扣后电调远程控制合闸失败，人员现场检查发现2811脱扣后电机并未转至分位，当地手动先分后合2811负荷开关成功。经检查分析，本次故障现象存在两个故障点：（1）远动拒合故障；（2）脱扣故障。

2.2遥控合闸失败故障处理

分析现场故障现象，2811负荷开关脱扣后电机并未转至分闸位，判断脱扣分闸回路存在问题，现场检查线路发现脱扣分闸回路中KM3与KM2两线圈接反，使2811负荷开关脱扣动作后电机未能转至分位，电机位置处于开关在合位的状态，导致电机位置与开关位置不符，致使电调不能远动控合，经现场改线后电调在2811负荷开关故障脱扣后可以控合2811负荷开关。

至此，2811脱扣后无法远控合闸问题处理完毕。

2.3脱扣故障的现场处理

2811负荷开关脱扣主要功能是当1ZB一次熔管破损或变压器内部故障时，及时切断故障点与供电系统的联系，避免故障范围继续扩大。现场对1ZB手车熔断器进行检测，查明熔断器状态良好不存在熔断现象；检测27.5kV变压器绝缘电阻正常，直流电阻实验验证变压器状态正常，判断本次2811负荷开关脱扣属于非正常脱扣，检查后台报文发现电调进行接触网停电操作时2811负荷开关发生脱扣。现场处理过程中故障原因暂未查明。

三、故障原因查找

3.1理论分析

2811负荷开关频繁脱扣故障出现后，首要的工作是查明2811负荷开关脱扣的设计原理是什么，即2811负荷开关在设计预期中会在什么样的情况下发生脱扣。

经查找图纸及相关资料得知，按照设计初衷，2811负荷开关只会在变压器一次侧判定有电且二次侧判定电压小于180V时才会脱扣。而接触网停电直接导致一次侧母排无电，按设计此时就不应该会发生脱扣现象。脱扣故障的出现说明一点，脱扣线圈曾得电吸合，即脱扣回路在接触网停电过程中曾发生过导通。

抓住这一点关键信息，开始对负荷开关脱扣图纸进行分析，图3.1。

图3.1负荷开关脱扣回路

DXN：CVD3-IL-2P-A2型高压带电显示器

SFK：2811负荷开关辅助节点

YJ：电压继电器（设置动作值180V）SJJ：时间继电器

3.2故障原因猜想

结合YJ常开节点在继电器检测电压低于180V时闭合，在继电器检测电压高于180V时保持打开这一现象大胆联想猜测：是否DXN节点也存在一个动作电压，会不会是两条母排不是同时停电，导致2811负荷开关所在母排先停电后存在感应电，该感应电大小超过DXN辅助节点动作电压，使DXN1、2节点动作闭合，同时变压器二次侧输出电压小于YJ设置的180V下限，YJ14、15节点闭合，从而导致脱扣回路导通，2811负荷开关发生脱扣。

3.3继保试验分析

我们使用继保仪对CVD3-IL-2P-A2型高压带电显示器的电压检测口B3-PE进行交流加压试验。经过多次试验发现，DXN的辅助节点动作电压稳定为14V，即当DXN检测口接收到来自母排电压互感器传输来的电压超过14V时，高压带电显示器即判定母排（变压器一次侧）带电，而此时变压器二次侧输出必定小于180V，此时就符合了脱扣动作的条件。此时要做的就是去现场检测当只停泰州西方向母排时DXN实际检测到的感应电压为多少伏，如果检测结果大于14V，那么2811负荷开关于接触网停电时频繁脱扣的原因就找到了。

在此次工区继保试验中我们还发现了一个问题，DXN在只接入工作电源而未接入检测电压时，该设备上标注的常开节点已经闭合，常闭节点已经打开。在接入检测电压后，当检测电压加至14V以上时，两节点再次动作，常开节点再次打开，常闭节点再次闭合，这就表明我们原先判断的图纸选用DXN常闭节点错误其实是不存在的，由于DXN辅助节点的两次动作的特性，接入脱扣回路的就应该是设备上标注的常闭节点。

四、现场验证猜想

4.1猜想的验证

有了理论基础与实验数据，2017年9月15日天窗点，我们再次赶往江都现场，向电调申请后在对接触网停电时进行测量，当电调停泰州西宁启11、12单元后，2811负荷开关再次发生脱扣，此时宁启9、10单元未停电测量DXN的B3接口输入的检测电压大小，实际测得电压为16.2V。

也就是说，母排感应电是真实存在的，且这个感应电的大于14V并导致DXN的常闭节点保持闭合状态，高压带电显示器DXN判定母排（即变压器一次侧）依然有电，同时由于二次侧输出小于180V，YJ节点也闭合，脱扣回路导通，2811脱扣动作。至此，江都分区所第二个问题——2811负荷开关频繁在接触网停电时故障脱扣的原因找到了，现场实际验证了之前的猜想完全正确。

4.2脱扣情形分析

有了这些现场经验后，分析现在的2811负荷开关只会在三种情况下脱扣：

1、全所停电时（DXN工作电源也丢失）；

2、变压器内部故障或一次熔管破损时；

3、停电时顺序为先停泰州西方向母排时；

在我们想把DXN工作电源改接至直流电源来消除第一种脱扣可能时，再次分析发现全所停电时，虽然脱扣回路导通，但此时脱扣回路电源同时也消失，虽然导通但不会导致脱扣线圈（TH）得电，也就不会导致2811脱扣动作，经现场验证的确如此。

对第三条情形进行验证时，申请电调配合试验，停电时先停泰西方向宁启11、12单元时，2811负荷开关会出现脱扣现象，但脱扣后电调可以远程控合；先停扬州方向宁启9、10单元时，2811负荷开关不会出现脱扣现象。

五、克缺措施

5.1克缺思路确立

经半个月的分析、实验、验证工作，2811负荷开关频繁脱扣的原因已找到，剩下的重点只有一个：如何长久地解决2811负荷开关依旧存在非正常脱扣的问题？

思路明确分为两条：

1）将高压带电显示器节点动作电压由14V提高至20V以上，以保证感应电大小（16V左右）不会触发节点动作；

2）将高压带电显示器检测到的电压降低至14V以下，以保证不会触发节点动作；

针对第一条思路，我们联系了厂家询问是否存在符合要求的其他型号高压带电显示器，厂家给出明确答复没有。

针对第二条思路，在扩大母排间距离不现实的情况下，存在两种解决方案：一是更换变比更大的母排电压互感器，使之传输到高压带电显示器的检测电压降低至14V以下；二是在高压带电显示器电压检测口B3前增加一个电阻，使之对B3口检测的电压进行分压，从而使检测电压低于14V以保证感应电存在情况下DXN节点不会二次动作。

这两种方案对比，第二种方案施工难度小，施工成本低，效果明显且更易掌控。于是决定选用第二种方案，通过增设分压电阻来解决2811频繁脱扣问题。

5.2克缺工作实施

对该型号高压带电显示器B3-PE口进行电阻测量后发现，其内阻阻值大概在1M欧左右，预期将实际运行中检测的16.4V感应电降至10V左右，因此选择分压电阻阻值应在0.6M欧左右。经选择后，携带阻值810K欧额定功率5瓦的电阻进行焊接作业，将该电阻焊接在DXNB3检测口前，处理完毕后，B3口检测实际感应电压由16.2V降低至9.6V。后经电调配合在天窗点停电时实验发现单停泰州西方向时，2811负荷开关也不会出现脱扣故障。

至此，2811负荷开关于接触网停电时频繁脱扣的故障解决。

六、总结

2017年9月8日至2017年9月28日这二十天时间内，江都所2811负荷开关脱扣故障中共潜藏这三个问题（同时存在1Zb二次电压输出为0，已解决），而这三个问题中又各自牵扯着图纸设计存在问题、现场实际接线与图纸不符、元器件性能复杂等诸多问题。

解决这些问题的关键在于抓住故障的本质，即这个故障有什么现象，哪些情况会导致这些现象的产生。抓住了这两个关键点，再结合实际准确查找分析图纸，运用发散性的思维去看待问题，从不同角度来思考解决问题的方案，才能将一个个故障解决得更为精准，也才能在一个个不同的故障中汲取更多的经验，促使自己不断成长进步。