VS1-12型真空断路器合闸过死点原因分析及处理

VS1-12型真空断路器合闸过死点原因分析及处理

唐锦尧，杨磊，刘健达，叶茂泉，谢龙裕，向齐光，罗俊杰，巫环科

广东电网有限责任公司东莞供电局，广东省东莞市 523000

Analysis and Treatment of Closing Dead Point of VS1-12 Vacuum Circuit Breaker

TANG Jinyao，YANG Lei, LIU Jianda, YE Maoquan, XIE Longyu, XIANG Qiguang，LUO Junjie, WU Huanke

Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp.,Dongguan,Guangdong 52300 China

摘要：真空断路器合闸过死点导致拒分故障的后果是极其严重的，本文针对某变电站10kV真空断路器在运行方式转换过程中出现机构合闸后过死点的故障，对真空断路器出现合闸过死点的原因进行了全面的分析，采取了有效的处理措施，保证了其分闸的可靠性，消除了真空断路器合闸过死点拒分的重大安全隐患，并对同类设备的检测及预防提出了解决方法。

关键词：真空断路器；合闸过死点；预防措施

Abstract：The consequence of refusing to turn off fault caused by closing dead point of vacuum circuit breaker is extremely serious. Aiming at the breakdown of the dead point of the 10 kV vacuum circuit breaker in a substation after the mechanism closes during the operation mode conversion process, the causes of the closing dead point of vacuum circuit breaker are comprehensively analyzed in this paper. The effective measures are taken to ensure the reliability of its opening. The major potential safety hazards of closing dead-point rejection of vacuum circuit breakers are eliminated, and the solutions for detection and prevention of similar equipment are proposed.

Keywords—vacuum circuit breaker, closing over dead point, prevention

1. 引言

真空断路器作为电网重要的一次设备，在电网安全稳定运行中起着极为重要的作用。分合闸的可靠性、动作特性是真空断路器的重要指标。在高压设备运行管理要求及检修维护试验规程中，明确要求断路器必须进行分合闸动作的机械特性测试、分析，作为判断断路器运行状态的重要指标。

下面介绍一起真空断路器合闸过死点的故障发生、原因分析及处理过程，并对同类设备的检测及预防提出解决方法。

2. 故障发现过程

2018年12月15日，某变电站10kV真空断路器在运行方式转换过程中出现机构合闸后过死点，无法电动、手动分闸问题。该真空断路器型号为VS1-12/4000A-40kA,于2016年12月19日正式投运，柜体型号KYN28-12。2018年12月15日，该真空断路器在运行方式转换过程中出现机构合闸后过死点，无法电动、手动分闸，随后该真空断路器厂家技术人员通过电话指导现场运维人员解除故障状态。

故障发生后，对该真空断路器进行了机械特性试验，试验数据如下表1所示，根据试验数据可得真空断路器故障后的检测和试验结果如下：

1）合闸速度0.97m/s，相较于出厂试验时的0.89 m/s有所加快；

2）超程测量，A相3.3mm，B相3.1mm，C相1.5mm，相比出厂前A相3.5mm，B相3.3mm，C相3.5mm，A相B相变化不大属正常现象，但C相超程明显变小。

表1 真空断路器故障后测试数据

从以上检测数据可以看出，该真空断路器C相超程出现异常变小。通过对C相操作机构传动回路进行检查，发现拉杆连接部位的防松碟簧与螺母间有松动现象。

3、故障原因分析

3.1 真空断路器机构传动分析

真空断路器结构图及真空断路器分合闸机构动作示意图如下图1-图3所示：

图1 真空断路器结构图

图2 正常合闸示意图

图3 合闸过死点示意图

在正常情况下合闸时（如图1、图2所示），传动连板6与主轴传动拐臂7之间形成小于180°的角度。当发出分闸指令时，分闸能量瞬时释放，6、7之间的连接轴向左移动，完成分闸，同时角度变小。

非正常合闸情况下（如图3所示），如果3号轴出现有螺栓螺母等紧固件松动导致向上位移，6、7之间形成的角度等于或大于180°的角度时，6、7将无法返回到分闸的位置进行分闸操作，当发出分闸指令时，分闸能量无法正常释放，将导致拒分故障产生。

3.2 真空断路器合闸受力分析

真空断路器合闸受力分析示意图如下图4所示：

图 4 合闸受力分析示意图

正常情况下，储能弹簧能量释放后将能量传递给后面4个部分吸收能量，达到能量平衡并完成合闸动作。当储能弹簧能量变小将导致合闸所需的能量不够，会出现合闸不到位的情况；当合闸所需能量2～5出现故障而明显变小时，就会出现1远远大于2+3+4+5，导致合闸传动角度变大，传动连板与主轴传动拐臂之间形成等于或大于180°的角度处于传动死位，出现合闸过死点的现象。

3.3故障原因分析结论

综合以上分析，由于C相拉杆连接部位的防松碟簧与螺母间出现松动，导致单相超程变小，所需合闸功变小，在弹簧合闸功输出不变的情况下使合闸传动角度变大以吸收合闸功，直接导致了合闸传动机构过位。当超过死位时，出现了偶发性合闸过死点的情况。

对于此次出现的螺母反松问题，可能是真空断路器分合闸操作过程中震动后造成的，根本原因可能是在装配调试时工人未按流程操作或者在验收、调试开关机械特性时紧固螺母调整后未锁紧到位。

4、故障处理

4.1 真空断路器修复及测试

将该真空断路器超程调整到合理范围内并按规定锁紧，并根据合闸速度检测情况调整合闸簧的弹簧力。在经过300次磨合后再次测试各类机械特性参数如下表2所示，所测参数全部合格，确认可继续正常使用。

表2 真空断路器修复后测试参数

4.2 真空泡的检测

合闸过死点时，真空断路器三相超程会增加0.3mm左右，而0.3mm超程实测增加压力为200N，正常超程实测压力为4600N，因此最大压力为4800N，经真空泡厂家核实，该真空泡在5500N范围内都能正常工作，因此该超程增加对真空泡无任何影响。结合真空断路器出厂测试，其绝缘性能及回路电阻都满足要求。

5、整改及预防措施

1）对真空断路器在故障后可能存在损伤的机械部件包括合闸掣子、合闸滚轮、分闸线圈等进行更换，检查机构连接片的精度是否在合格范围内，并重新进行200次磨合操作试验，按照真空断路器标准的出厂检测项目进行全面检测；

2）对同类型的真空断路器采用专用紧固工具结合扭力扳手对开关拉杆连接部位的防松碟簧和螺母的紧固度进行检查，确保防松碟簧和螺母的紧固度在力矩要求的范围内，并在检查确认后划上红色紧固标志线，对螺母的紧固度进行确认，也作为判断螺母是否出现松动的依据。

3）对真空断路器的机械特性和超程进行检测，确认数据是在合格范围内。

4) 加强真空断路器的质量管控，要求真空断路器厂家今后在开关防松碟簧和螺母紧固后增加划红色紧固标志线的确认工序。

6、总结

本文针对某变电站10kV真空断路器在运行方式转换过程中出现机构合闸后过死点的故障，对真空断路器出现合闸过死点的原因进行了全面的分析，采取了有效的处理措施，保证了其分闸的可靠性，消除了真空断路器合闸过死点拒分的重大安全隐患，并对同类设备的检测及预防提出了解决方法。

参考文献

[1]薛建根.ZN65A-12型真空断路器拒分原因分析与处理[J].江苏电机工程,2015,34(02):18-20.
[2]张国宝,杨为,朱胜龙,赵恒阳,宋东波.一起CT20型弹簧机构断路器拒分故障原因分析及处理[J].电气技术,2019,20(12):91-93.

[3]杨次.220kV断路器拒分故障原因分析及整改防范措施[J].电工技术,2019(15):110-111+113.

[4]罗玖珍.ZN5型真空断路器拒动的原因分析[J].高压电器,1994(04):47-49.

[5]贺政,张新生.一起LW36-126型SF_6断路器拒分故障分析处理[J].电力安全技术,2016,18(01):23-25.
[6]王强.解析高压断路器拒分故障的隐含原因[J].电气开关,2009,47(03):79-82.
[7]王峰.ZN65A-12型户内真空断路器常见故障的原因分析及处理[J].科技创新导报,2009(02):92-93.

[8]钟宏乐.一起LW35型断路器拒分故障原因分析及建议[J].科技创新导报,2018,15(30):10-11.

[9]柯艳国,李宾宾,田宇,杨为,朱胜龙,朱太云.典型弹簧机构断路器拒分故障事件的分析及处理[J].电工技术,2017(06):88-90.

作者简介

唐锦尧（1984-），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

杨磊（1993-），男，硕士研究生，助理工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

刘健达（1988-），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

叶茂泉（1975-），男，本科，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

谢龙裕（1990-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

向齐光（1992-），男，本科，助理工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

罗俊杰（1995-），男，本科，助理工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

巫环科（1978-），男，硕士研究生，高级工程师，研究方向为变电一次设备故障诊断与运维。

备注：

该论文受广东电网公司科技项目资助，项目名称：真空断路器投切并联电抗器暂态过电压抑制方法研究，项目编号： GDKJXM20190392(031900KK

52190001)。

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