郑晓聪
广东粤电云河发电有限公司 广东云浮 527300
〔摘 要〕高压断路器是高压电路中重要的电器元件之一，用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路。云河C厂LW25-252型SF6断路器在分闸时发生一起单相拒分故障，引起对侧开关跳开，现对故障进行分析处理，制定预防措施。
〔关键词〕拒分；分闸线圈；转轴；操作机构
一、事件经过
2020年3月21日上午7:03，云河C厂在执行220kV云康线4157开关远方分闸操作时，发现该开关A、B相分闸正常，C相分闸失败，系统有“非全相告警”、“不一致动作”等报警信号发出，云康线对侧开关三相随即跳开。运行人员在4157开关现场检查时发现，C相开关底部的操动机构箱内有烟雾冒出，直到上午7:56，C相冒烟现象才逐渐停止。云河C厂根据中调指令，于上午8:24对4157开关进行了隔离操作，随即进行了故障检查、分析及处理。
220kV云康线4157开关为西安西电高压开关有限责任公司于2009年5月生产的LW25-252型SF6分相操作开关。
二、检查情况
打开C相开关底部操动机构箱盖后，发现冒烟处为分闸线圈。该分闸线圈已烧毁发黑，表面塑胶件有明显受高温熔化、变形凸起等异状，将分闸线圈、推动杆等机构拆下来后，发现分闸线圈烧毁严重，其中一个引脚已烧断。
为了解4157开关的分合闸机构及其工作原理，图1给出了该开关正常带电运行时分闸前的操动机构状态，正常带电运行时，分闸弹簧处于压缩（储能）状态。在分闸指令发出后，即有DC110V电压施加于分闸线圈，分闸线圈中将流过电流，对推动杆产生电磁力使之推动转动杆下端向左运动。由于转轴为转动杆的固点支撑点，转动杆的上端将向右运动。因此，分闸保持掣子失去了来自转动杆的支撑，与其咬合的棘爪、拐臂机构在分闸弹簧推力的作用下，使得棘轮等操动机构联动，开关快速完成分闸操作，整个操动机构瞬间转换为分闸状态。
.png)
图1 分闸前的操动机构状态（正常运行时）
将推动杆和烧毁的分闸线圈等拆下来后，人为使用工具推动转动杆下端，发现转动杆存在卡滞现象，用手大力推压也无法使之转动而使开关分闸。后来使用锤击敲打方式，才使转动杆得以转动，完成开关分闸操作。但A、B两相仅用手推动转动杆（且无需大力推动），即可比较容易地完成分闸操作。为检查转动杆卡滞原因，将转动杆及转轴拆下，发现整条转轴上都有生锈现象，随后，对相关生锈部位进行了除锈及添加润滑油处理，并重新回装了转动杆、转轴、推动杆、以及新的分闸线圈（备品）等，处理及回装工作完成后，对4157开关C相操动机构进行了多次分合闸试验，分合闸机构均能进行正常的开关分合闸动作。因此，可以确认造成本次分闸故障的缺陷已得以消除。
三、原因分析
本次4157开关C相分闸线圈烧毁的直接原因，显然是由于分闸线圈上长时间流过电流所致。正常情况下，4157开关额定分闸时间不超过30ms。2020年3月21日上午7:03，分闸指令发出后，分闸线圈中即流有分闸电流，推动杆受到分闸线圈产生的电磁力去推动转动杆。但转动杆因生锈卡滞无法转动，使得推动杆无法完成其应有的行程（2.8～3.2mm），因此分闸线圈上的辅助触点无法返回“已完成分闸”的信号，造成分闸线圈上的电压及电流一直保持在分闸线圈上而无法自行切除。从上午7:03（分闸指令发出）至7:56（冒烟现象消失时间），为时53分钟。根据分闸线圈过热烧毁的严重程度、以及分闸线圈断电后，受高温余热影响，其冒烟现象仍将持续一段时间的情况分析，粗略判断分闸线圈上的电流持续时间应为半小时左右，远远超过分闸线圈的安全运行允许时限，导致分闸线圈迅速发热、持续高温灼烤，表面的塑胶件熔化变形。而分闸线圈内部的匝间绝缘最终必然因高温损坏失效，导致匝间短路故障，使得分闸线圈中的电流骤然增大，并触发直流操作电源过流保护动作，分闸线圈上的电压和电流才得以切除。
.png)
图2 操动机构中的生锈情况
从上述过程可以看出，4157开关C相分闸线圈烧毁的根本原因在于转动杆卡滞所致。如前所述，转动杆卡滞原因为转轴生锈所致。转轴生锈一方面可能是由于其与转动杆之间的润滑油已经失效；另一方面，更是与外部大量的潮气侵入到操动机构箱内有关。从操动机构箱体的外观来看，其外壳上留有百叶窗，底部还有密封不严的观察孔。虽然操动机构箱内有加热装置，但在大雨、暴雨、大雾等天气中，潮气仍可从百叶窗侵入到操动机构箱内。尤其是箱体四周外壁与底部结合的棱角处没有设计雨檐，而观察孔的孔盖密封也不严，使得雨水沿着底部侵入到观察孔内部，积聚在操动机构箱内，使箱内长期处于十分潮湿的状态，从而为箱内机构生锈创造了条件。
四、处理方法
1、故障现场处理将转动杆及转轴拆下，发现整条转轴上都有生锈现象，对相关生锈部位进行了除锈及添加润滑油处理，并重新回装了转动杆、转轴、推动杆、以及新的分闸线圈。
2、利用检修时机，对操动机构箱内的部件进行仔细检查，注意各部件之间应保持良好的润滑状态，发现生锈情况应及时处理。
3、清抹操动机构箱底部观察孔内部的积水或水渍，改善箱内的潮湿状况
4、在操动机构箱体四周外壁与底部结合的棱角处，增设雨檐，防止雨水侵入观察孔内部。
5、对开关机构箱内的加热器进行定期检查，检查加热器是否正常，温湿度控制器的设置是否正常。
6、完善涉网设备出现异常的应急处置能力，完善运行事故判断准确性及快速处理措施细则。特别针对涉网的出线开关发生拒动时的事故预想及规范操作指引。
参考文献：
[1] LW25-252瓷柱式高压六氟化硫断路器安装使用说明书（西安西电高压开关有限责任公司）
作者简介：郑晓聪（1987-），性别:男，籍贯：广东湛江人，职称：电气工程师，
研究方向：电气设备检修.