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一起LW12—500断路器事故分析及预防措施_期刊网

时间:2013-05-10  作者:张建兴,茹昉聪

论文导读::介绍了浑源500kV变电站5012B相LW-500型断路器合闸线圈烧毁事故的经过。通过现场检查和事后分析,结论是由于断路器机构卡涩造成合闸线圈长期带电,至使合闸线圈烧毁。本文针对上述情况提出了通过监视跳、合闸电流和加装跳、合闸回路保护装置等措施来检测断路器机构的动作行为,为状态检修提供依据,杜绝类似的事故发生。
论文关键词:断路器,合闸线圈,机构卡涩,事故,防范措施
 

0事故经过

某500kV变电站某线B相由于大风引发瞬时接地故障,沈阳高压开关厂产LW12-500型5011和5012断路器B相跳闸并重合,断路器保护LFP-921面板显示重合成功。但当时监控显示,5012断路器位置信号闪了一下就消失。2时38分07秒,B相再次发生瞬时接地故障,某线三相跳闸。其间,5012断路器缺相运行2小时。由于5012断路器可能存在隐患,经调度同意后退出运行。5012断路器停运后,运行人员检查5012B相断路器机构箱时,发现合闸线圈烧毁(如图1所示)并闻到刺鼻气味,合闸回路串连的限流电阻上有烧痕并且连接线烧断。5时25分03秒某线第三次发生B相瞬时性故障,5011B相断路器跳闸,重合成功。5012断路器随即转入检修状态。

防范措施

图1 5012断路器B相合闸线圈烧毁照片

Fig.1Photograph of burning closing coil in phase B of 5012 breaker

1事故原因分析及处理措施

检修人员在对5012断路器B相机构进行检查并更换线圈后,对其进行了特性试验,在多次重复分合闸试验过程中发现B相机构偶有拒合现象。通过对该机构的经仔细检查发现:在合闸操作过程中机构内部有卡涩现象(如图2所示),这主要是由于合闸线圈在安装时限位弹簧有些过紧,距离较大,合闸挚子力量不足。检修人员对其进行了处理,打磨了卡涩地方,拉长了弹簧。另外期刊网,还发现挚子的扭动弹簧由于位置关系容易被卡住,检修人员又对弹簧位置进行了调整。在调整以后的分合试验中,机构再无卡涩现象。

图2 5012断路器机构卡涩照片

Fig.2Photograph of the jamming mechanism in phase B of 5012 breaker

正是由于机构卡涩故障,使得5012断路器B相在瞬时故障开断后未能重合成功,辅助断路器未转换,合闸继电器自保持,但此时B相跳位监视继电器未动作,无TWJ开入。由于三相不一致保护取操作箱的TWJ结点,致使三相不一致保护未动作,致使合闸线圈长期带电,并最终被烧毁。

2防范措施

目前为止,500kV断路器已经屡次发生跳、合闸线圈的烧毁事故[1]。而现阶段主要采用的断路器计划性检修中的常规预试方法不易及时发现断路器机构中存在的卡涩问题。即使发现断路器跳、合闸时间和同期数据异常,但仅依靠检修人员的目测观察和凭借经验判断断路器机械部分的工作情况会由于人为因素大,容易产生错判或漏判,而且判断过程中难免会对断路器进行拆卸。由于技术水平等原因,解体拆装反而易对正常的断路器造成损害,从而会降低其利用率和可靠性[2,3]

为了解决以上问题,并保护跳、合闸线圈在断路器机构卡涩时不被烧毁,特提出以下的解决方法。

2.1 通过监视跳、合闸线圈电流来判断断路器机构工作的状况

断路器跳、合闸线圈的电流波形中含有很多信息,能够及时反映线圈本身以及所控制的衔铁,锁门或阀门以及连锁触头在操动过程中的工作情况,如衔铁运动机构有无卡涩,脱扣、释能机械负载变动的情况,线圈的状态(如电阻是否正常),衔铁顶杆连接的锁门和阀门的状态等[4]

图3是利用沈阳高压开关厂开发的GKT-20断路器机械特性测试仪采集的5012断路器B相在正常情况下合闸线圈的电流波形,这一波形根据铁心运动过程可以分为t0到t5五个阶段:t0为断路器跳(合)命令下达时刻,是断路器跳、合动作的计时起点;t1为线圈中电流、磁通上升到足以驱动衔铁运动,即衔铁开始运动的时刻;t2为控制电流的谷点,代表衔铁已经触动操作机械的负载因而显著减速或停止运动;从t 2到t3时刻, 衔铁停止运动,电流又呈指数上升,当到达t4点以后,电流达到近似的稳态;从t 4 到 t5时刻,断路器辅助开关转换,在断路器辅助开关触头间产生电弧并被拉长,电弧电压快速升高,迫使电流迅速减小,直到熄灭[5]

图4是在对5012B相断路器做合闸试验时发生卡涩后,所采集的断路器合闸线圈电流波形,从中可以看到:由于机构的卡涩期刊网,使得断路器辅助开关无法转换,合闸线圈在t3时刻后一直带电,这也就是该合闸线圈烧毁的原因。

从以上对合闸线圈电流的分析可知,可以通过监视跳、合闸线圈电流的变化来判断断路器机构中有无卡涩现象[6]。因此,建议在断路器的预防性试验中利用测试仪监测跳、合闸线圈电流,也可以加装断路器在线监测装置对其进行实时监测[7],做到早发现、早处理,避免线圈烧毁事故的发生。

防范措施

图3 断路器机构正常时合闸线圈电流波形

Fig.3Waveform of current of the closing coil in the normal circuit breaker

防范措施

图4 断路器机构卡涩时合闸线圈电流波形

Fig.4waveform of current of the closing coil in the jamming circuit breaker

2.2 加装跳、合闸回路保护装置

为了进一步保护跳合闸线圈,还可以加装断路器二次回路保护装置。其原理如图5所示。

图5 断路器合闸线圈保护原理图

Fig.5view of the sub-circuit protector for the closing coil in circuit breaker

由图5可得,它包括如下几部分:通信环节、数据采集环节、控制接点输出环节。它们各部分的作用分别如下:通信环节用于接收上位机(变电所监控计算机)发出的命令和数据,同时也可向上位机发送断路器的状态信号和故障代码等。数据采集环节用于采集断路器状态信号和跳、合闸线圈回路电流信号,以了解断路器的工作状态。控制接点输出环节用于必要时跳开跳、合闸线圈回路来保护线圈。该二次回路保护器自成体系,即可独立工作,在必要时跳开跳、合闸线圈回路,既实现了对线圈的保护,又可受控于变电所监控机,通过通信接口接受变电所监控机的操作命令和向变电所监控机发送断路器的状态数据。

以上措施应该在生产实践中配合预防性试验规程以及其他相关规程不断完善改进,才能达到预期的目标。

3结论

本文通过分析某500kV变电站的某线B相5012 位置LW-500型断路器合闸线圈烧毁事故,找出了此次事故的原因是该断路器发生机构卡涩。在此基础上,本文提出了通过监视断路器跳、合闸动作电流来判断断路器机构工作情况和在断路器的跳、合闸回路加装保护装置等方法来保护跳、合闸回路,以避免此类事故的发生。


参考文献
[1]龚曜,孙云生,张国强.京津唐电网500kV 开关设备运行情况分析[J].华北电力技术,2003,12:47-51
[2]于德明.几起500kV 开关事故及异常分析[J].华北电力技术,2005,4:46-47,54
[3]邬钢,李进.VD4型真空断路器合闸线圈烧毁的故障分析[J].高电压技术.2006,32(1):121-122
[4]徐国政,张节容,钱家丽.高压断路器原理和应用[M].武汉:清华大学出版社,2000:445-446
[5]李大进.高压断路器在线监测研究:[硕士学位论文]成都:西南交通大学.2004,4
[6]Pons A etal,Electrical endurance and reliability of circuit breakercommon experience and practice of two utilities, IEEE Trans on Power delivery,1993,(1):168-174
[7]杨启洪,陈新喜,周良才.芦苞变电站高压设备在线监测系统的应用情况[J]. 高电压技术2002,28(8):52-53
[8]索南加乐,宋国兵,晁勤.高压断路器跳合闸线圈保护原理[J].继电器,2002,03:45-47
[9]文学,唐炬,孙才新.高压断路器机械特性的在线监测[J].高电压技术. 1997,23(1):40-43
 

 

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