蓝 桥
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摘 要：变电站的可靠性研究往往涉及变电站内部不同结构的比较，这些结构用于将输入（源端）线路与输出（负载端）线路相连。因为变电站有可能向大量的下游用户供电，所以变电站的可靠性变得尤为重要。在大多数可靠性研究中，断路器的电路结构被认为是最可靠的配置。本文就其拒动故障展开了相关内容的探讨。
关键词：10kV；变电站；真空断路器；拒动故障
引 言：在变电站可靠性研究中，系统故障定义为进出线路之间没有路径存在，在为每个部件分配一组 可靠性指标时，要综合考虑站点失效的各种情况，最后生成总体可靠性指标。本文以某新建110kV变电站为例，其10kV开关柜共52台ＫＹＮ28Ａ－12（Ｚ）型空气绝缘开关柜，共分4段母线，其中出线柜（1250A/31.5kA）32台，电容器柜（1250A/31.5kA）6台，站用变（1250A/31.5kA）3台，合计（1250A/31.5kA）小电流断路器40台，分段断路器柜（4000A/40kA）２台，主变进线柜（4000A/40kA）４台，合计（4000A/40kA）大电流断路器６台。当故障不触发相邻保护装置的运行时，它们被区分为被动故障和主动故障。两个或两个以上的部件故障依次发生，并在初始故障修复之前发生后续故障，称为二阶故障和高阶故障。本文就其拒动故障进行了相关分析。
1 断路器常见机械故障类型
1.1 拒动故障
断路器最出现次数较多、最常见的故障类型是拒动故障。所谓拒动故障指的是断路器拒绝执行相应的操动指令，无法顺利执行预定动作。拒分故障和拒合故障是常见的两种拒动故障类型，而其中以拒分的故障类型相对拒合的故障类型更为多见。一旦拒分故障出现，此时一般是电路系统出现了其他问题或者需要检修而进行分闸。但是如果分闸失败就会导致上一级越级跳闸，使故障影响面积进一步扩大，因此它造成的影响更为严重。
1.2 机械故障
电气故障或者机械故障都有可能引起断路器故障。机械故障的主要原因是操动系统的工作故障和传动装置故障，这些因素约占故障总数的70%。如果不对高压开关进行正确的维护，机体损耗会导致二次回路接触不良，操作机械零件变形，断路器断开动作的执行就会产生误差。这通常是由于二次回路中出现问题或者是运动机构、例如弹簧操动机构等出现问题，其中发生在断路器的计划检修后操动机构故障是最常见问题。
2 合闸电磁铁烧毁原因分析及整改方案
2.1 原因分析
断路器出厂试验时，因合闸扣接量偏大低电压合闸困难将储能保持擎子（6）向逆时针方向调整，扣接量调小，满足低电压合闸要求。低电压试验后做手车摇进摇出操作（见图1）。手车在摇进摇出的过程中，连接底盘车的联锁弯板（11）在底盘车的作用下向上抬起，联锁弯板（11）勾住联锁板（8）上的联锁销（10），正常情况应有间隙，因为调整合闸扣接量的原因，在调整过程中未注意该处间隙，使得联锁弯板（11）勾住联锁板（8）上的联锁销（10），无间隙直接摩擦，手车到工作位置或试验位置后联锁弯板（11）未能勾住联锁板（8）上的联锁销（10）可靠复位，电动合闸时，储能保持掣子（6）未能可靠解除保持完成合闸动作，线圈长期通电造成合闸线圈烧毁。出厂时未发现连锁卡滞问题。
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2.2 整改措施
在具体的整改过程中，通过对合闸脱扣板和联锁弯板角度进行有效地调整，使得手车在摇进摇出过程中联锁弯板2的挂钩处与联锁销子有适当间隙，手车摇到工作位置或试验位置时联锁弯板可以可靠复位，向住联锁板1上的联锁销断路器可以可靠合闸。现场整改完后，对整站开关柜断路器进行如下试验。（1）在试验位置进行１次手动分合闸操作及１次电动分合闸操作，然后要到工作位置进行１次手动分合闸操作及１次电动分合闸操作，如此反复循环进行５次操作试验，在试验位置及工作位置均可进行手动及电动分合闸操作，未出现烧线圈情况，合格。（2）手车从试验位置至工作位置过程中观察连锁板的间隙及运动情况，不卡滞且能灵活动作，合格。
3 合闸线圈烧毁原因与整改措施研究
3.1 原因分析
拆卸线圈发现，线圈铁心（1）及缓冲橡胶圈（2）上有胶状物质把缓冲橡胶圈（2）、铁心（1）及线圈金属骨架（4）粘到一起，使铁心不能回到原始状态。在被胶状物粘住后，合闸时因铁心行程不够，没有足够的惯性力撞击合联锁板（8）推动合闸半轴进行合闸，机构不能合闸，辅助开关不能切换，线圈长期带电烧毁线圈。该胶状物现场观察应为解决合闸线圈冒口松动的问题时，在排查过程中所使用螺纹密封胶未涂抹干净所留残物。
3.2 整改措施
（1）更换现场烧毁线圈。（2）对所有断路器线圈进行排查，对于发现有胶状物的线圈进行更换。线圈上所用缓冲垫为三元乙丙橡胶圈，该材料由乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，以Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ＤｉｅｎｅＭｏｎｏｍｅｒ（ＥＰＤＭ）表示，HX807混炼胶，主链由化学稳定的饱和烃组成，耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可作为静态密封及往复密封用。
4 振动信号采集传感器的选择与安装
断路器的震动本质上就是一种往复运动，而这种往复运动的突出表现就是速度的大小和方向的变化，反应到物理量中就是加速度值的改变。通常的生产环境里面，操动机构的机械运动信息可以被用来辅助进行故障诊断。而这些机械运动信息是可以通过传感器测量出来的，只要选择合适的传感器就可以。加速度传感器则是比较适合的一种检测这种机械运动信息的传感器。纵向的振动检测是该传感器的主要检测目标，因此在纵向的灵敏度也最高。其在横向也有一定的灵敏度，但一般相对纵向灵敏度要小的多，基本可以忽略不计。一旦振动发生，必然会引起传感器的振动动作的发生，在这种情况下，传感器内部的感应块会在内部进行上下运动拉扯促使其压电片的电压发生一定的改变。内部放大元件则把电荷变化进行比例放大、进行输出，被采集系统采集。压电式加速度传感器无论是在刚性还是稳定上具有其他加速度传感器所不具备的线性度、灵敏度和精确性。
压电式加速度计是一种广泛使用的高速电力放大加速度传感器，由于其体积小而广泛使用，具有高灵敏度和高抗干扰性。在测量过程中，传感器的底座与被测物进行刚性连接。振动一旦发生，传感器会立即捕捉振动的数据。同时又由于传感器本身相对整个系统来说比较小，对整个系统的影响也不大。在振动检测过程中，为了找到有效的振动数据，必须对两个因素予以重点考虑。其中一个是传感器的固有频率，另外一个就是检测位的接触面的贴合情况。在断路器的影响下，发生频率响应。记录目标的振动信号时，必须将加速度传感器与所测目标连接起来，并与振动源一起运动。
结 语：
综上所述，该厂家10kV断路器操作机构调整后，经一万次分合闸试验，未再发现断路器合闸失败及合闸线圈烧毁的现象。经进一步验收检查后，本110kV变电站已送电成功，送电过程和送电后运行到目前为止无异常情况。
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