ZN55（VS1P）-12型真空断路器拒合故障分析

ZN55（VS1P）-12型真空断路器拒合故障分析

周灿

云南电网有限责任公司昭通供电局 云南 昭通 657000

摘要：高压真空断路器在电力系统中应用广泛，本文结合一起110kV变电站某ZN55（VS1P）-12型真空断路器拒合的故障，根据故障现象分析故障排查经过、检查处理措施和故障产生的原因，讨论断路器动作原理，并就该型断路器常见、频繁发生的缺陷分析其相应的一些的防控措施。

关键词：真空断路器、机构故障、缺陷判断及处理

引言：高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备。在正常运行时，根据电网的需要，接通或断开电路的空载电流和负载电流，起控制作用；当电网发生故障时，高压断路器和保护装置及自动装置相配合，迅速、自动地切断故障电流，保障电网无故障部分的安全运行，以减少停电范围，起保护作用。高压真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名，其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在35kV、10kV等电压等级中使用较为普遍，应用非常广泛，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的场所，可以配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备。了解并掌握真空断路器机构对理解真空断路器工作原理具有十分重要的意义，本文针对一起ZN55（VS1P）-12型真空断路器拒合的故障进行分析。

1 故障设备及现象

1.1 故障设备情况：

本次缺陷分析的设备为我局110kV乐居变某10kV真空断路器，于2012年投运至今，已运行6年，开关柜及断路器设备铭牌如下表：

（1）高压开关柜：

表1：故障高压开关柜铭牌信息

（2）真空断路器：

表2：故障真空断路器铭牌信息

1.2 故障现象

110kV乐居变运行人员在该断路器间隔检修完成恢复送电过程中，热备用转运行状态操作过程中该断路器合不上，合闸后立即分开，操作方式为远方操作，过程中现场听到一次动作声音，大小较正常操作声音相当。但查看监控页面，后台显示断路器处于分闸位置，现场检查断路器实际位置为分闸位置，断路器两侧隔离开关处合闸位置，闭锁把手处“工作位置”状态，查看时闻到断路器机构箱内有明显烧焦的糊味，遂打开断路器机构面板检查发现分闸线圈已烧毁。

2 故障处理经过

2.1更换分闸线圈

将该断路器转为检修状态，检查分闸线圈外观及电阻值，确已烧毁，并检查检查断路器机构，机构无卡涩，机构内部各转动部位润滑正常，分合闸挚子动作后复位良好，储能机构工作也正常。在断电的情况下使用电阻法对控制回路进行检查核实，该断路器二次控制回路完好、无寄生回路，排除电气误动的可能。但在准备更换分闸线圈的过程中发现，分闸线圈顶杆未复位，保持顶住分闸扣板的状态

检修人员根据现象初步判断为，因运行年限及线圈质量原因，分闸线圈在该断路器由运行方式转检修的分闸过程中烧毁，线圈内部受热变形并粘牢，导致线圈断电后顶杆不能复位，一直保持顶住分闸扣板的位置，在合闸后，分闸挚子无法保持住分闸弹簧能量，导致合闸后立即无间断分闸。故检修人员随后进行了分闸线圈的更换。

2.2 分合闸模拟试验

分闸线圈更换完毕后，检修人员对分合闸线圈、机构各零部件、各位置指示进行重新检查无异常后决定，在就地及远方两种模式下分别进行分合闸模拟各三次，验证断路器能否正常可靠动作，再进行断路器动作特性试验。

合上该断路器控制及储能电源空气开关后，检修人员在就地模式下，操作断路器操作面板上的分合闸把手，进行合-分试验，均能正确动作。随后与运行人员配合，在远方模式下进行合-分试验，进行到第二次合闸时，该断路器又出现合闸后无间断立即分闸故障，检查断路器发现，分闸线圈顶杆未复位并且保持顶住分闸扣板的状态再一次出现，并且此时分闸线圈又烧毁。

2.3 查找故障点

针对重复出现的同样的故障，检修人员对机构和二次回路作进一步详细的检查，排除了因储能系统、分合闸机构的原因导致合后即分，基本判定为分闸线圈异常动作，并且不会复位，导致合闸后分闸。随后决定使用电压法更直观的对故障断路器故障状态下的二次回路进行梳理。在检查分合闸回路时，发现在就地模式下，分合闸二次回路电压均正常，远方模式下，只要合上控制电源，断路器在分闸位置，分闸线圈两端均带有电压，意味着断路器由热备用转运行操作之前，断路器在分闸位置时，分闸回路处于导通状态，不符合断路器分合闸回路的正常逻辑。进一步分析得出，分闸回路仅仅依靠串入回路的辅助开关上监测断路器位置的一对节点来导通和断开，并且正常的逻辑为断路器分开时，辅助开关相应的节点切换，断开分闸回路，导通合闸回路。检修人员随即测量分闸回路中的辅助开关节点未正确切换，为导通状态，更换至备用节点上连接后，分闸回路正常，分合闸试验均正常。

3 故障原因分析及试验

3.1故障原因分析

根据故障断路器的现象和故障发生位置，以及处理情况，可以判断为故障位置为辅助开关的节点未正确切换，导致分闸回路功能异常，从而出现上文中的故障现象。

现场分合闸模拟试验过程中，在就地模式下，并且断路器在合闸位置时，往分闸旋转分合闸把手，断路器分开，此时虽然分闸回路由于11-12常开接点异常粘牢不能正确切换后一直处于接通状态，但是就地是通过操作把手来接通电源发送分闸命令，此命令持续时间大约为1秒左右，随着把手的复位，分闸回路的电源随即断开，所以此时未出现分闸线圈长期带电吸合并烧毁的现象。在远方模式下，后台发出分闸信号后触发分闸脉冲，断路器即执行分闸命令进行动作，此时脉冲是持续不间断的，当11-12常开接点异常粘牢不能正确切换后，分闸回路一直保持接通并带电状态，故导致线圈长时间带电，线圈顶杆一直保持吸合，顶住分闸扣板，在第二次进行合闸并完成合闸的同时， 扇形板和分闸半轴不能有效扣接，在分闸弹簧的作用力下，自动分闸，并且线圈长时间带电烧毁。

综上所述，此次故障的主要原因是断路器的分闸回路中辅助开关接点异常，不能随断路器的位置变化正常切换来断开分闸回路，从而导致分闸回路在送电过程中逻辑错误，分闸线圈长期带电一直保持接受分闸命令，而合闸回路完全正常，故正常合闸后在分闸线圈顶杆的作用下随即无间断分闸，出现此次的断路器拒合故障。将原11-12常开接点的接线连接至备用31-32常开接点上，并重新更换分闸线圈后，该断路器远方-就地，分-合闸均正常。

4 防控措施

（1）处理该类型缺陷时，注意通过现象看到本质，仔细检查，详实分析，不放过任何一个细节，从机构机械配合工作应准确可靠、二次回路接线正确及元器件功能正常两个方面进行检查，核实断路器的储能系统工作状况、分合闸功能、继电器性能、二次回路的完整性等等关键要素，找准故障点，确保故障设备确实恢复正常，避免问题重复出现；

（2）结合日常巡维的C修和预试定检的B修，依据设备检修试验规程项目要求，做好同类型设备的运维，排查、处理设备隐患，及时有效的发现问题解决问题，将设备的隐患控制在发生之前或初期，避免不必要的重复停电，影响供电可靠性；

（3）在设备投产前验收或停电检修后投运验收时，严把产品质量、安装质量关，避免因产品设计、质量、安装调试不到位造成断路器分合闸功能不正常、机械及电器元件损坏等现象发生，保证设备不带病运行。

5 结束语

真空断路器在电力系统中使用较为广泛、普遍，虽然真空断路器体积小、性能稳定，但操作机构内部元件故障还是时有发生，既影响设备的健康状况，还影响电网的稳定运行。了解掌握真空断路器的工作原理对于检修人员有着十分重要的现实意义，既可以帮助我们更好的掌握真空断路器的导电性能和接触性能，也可以对掌握其他类型断路器的工作原理起铺垫作用。因此要求检修人员在处理缺陷时本着严谨细实的工作作风，准确的处理设备故障，同时加强对设备常见故障的学习培训，不断积累经验，更好完成各种故障的分析与处理。

参考文献：

[1] 杨香泽.《变电检修》.中国电力出版社,2006年1月.770.

[2] 河北省电力公司组编.《变电检修现场技术问答》.中国电力出版社,2013.7(2017.5重印)

[3] 梁文进，李志强，等.《电力设备检修试验规程》.Q/CSG1206007-2017.中国南方电网有限责任公司.2017年6月发布

作者简介：周灿 （1996-），男，学士，变电检修高级工，助理工程师，云南电网有限责任公司昭通供电局变电检修二班班员，从事变电一次设备的检修维护工作，