一起LTB245E1-1P型開關(guān)三相不一致動作故障分析及處理

摘

要：針對一起220kV型號為LTB245E1-1P開關(guān)在處理完控制回路斷線檢修工作，調(diào)度下令合上開關(guān)后發(fā)生三相不一致保護(hù)動作的事件，分析查找了導(dǎo)致故障的原因，并提出了后續(xù)整改措施。關(guān)鍵詞：LTB245E1-1P型開關(guān)；三相不一致；故障分析

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事件背景2023開關(guān)出廠日期為2012年10月，投運(yùn)日期為2012年12月，開關(guān)型號為LTB245E1-1P，制造廠家為北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司。2018年2月7日20：24，在處理完2023開關(guān)控制回路斷線檢修工作后，調(diào)度下令合2023開關(guān)，三相合上26ms后B相跳開，隨后本體三相不一致動作，跳開2023開關(guān)A、C相。此后，運(yùn)行人員將2023開關(guān)操作至冷備用，并多次進(jìn)行遠(yuǎn)方試分合，未再重現(xiàn)該異?，F(xiàn)象。2

現(xiàn)場檢查情況2.1

二次檢查情況從SER來看，2023遠(yuǎn)方合閘命令發(fā)出后到三相不一致跳開2023斷路器期間，無運(yùn)行人員操作、測控及保護(hù)動作信息，如圖1、圖2所示，2023開關(guān)B相無故跳開。從圖2故障錄波來看，2023斷路器三相均已合上，B相經(jīng)過26ms后分開，構(gòu)成開關(guān)非全相運(yùn)行，經(jīng)過三相不一致繼電器整定時間（2s）后，本體三相不一致動作，跳開A、C相。2.2

一次檢查情況檢查了2023開關(guān)分閘摯子的脫扣器及亮軸均未發(fā)現(xiàn)異物，無磨損痕跡，能夠可靠保持和脫扣。對2023開關(guān)三相進(jìn)行開關(guān)分合閘時間及速度測試，測試結(jié)果如表1所示。測試結(jié)果顯示，B相合閘速度低于標(biāo)準(zhǔn)下限值7.4m/s，A、C相分閘速度均低于標(biāo)準(zhǔn)下限值8.0m/s。3

原因分析3.1

二次回路分析對控制回路異常導(dǎo)致B相偷跳的可能性進(jìn)行分析：SER中無人員操作、測控及保護(hù)動作信息，2023開關(guān)Ｂ相僅在合閘后26ms即跳開，從時間上看遠(yuǎn)低于保護(hù)動作、遠(yuǎn)方操作的時間，本體非全相保護(hù)正確動作，動作時間及時序符合設(shè)計(jì)要求。3.2

從機(jī)構(gòu)上分析BLK222機(jī)構(gòu)的操動機(jī)構(gòu)（圖3）原理：合閘操作時，合閘線圈釋放合閘掣子4即可立即關(guān)合斷路器。合閘拐臂2帶動分閘拐臂3逆時針旋轉(zhuǎn)至合閘位置，在合閘過程中由于分閘拐臂3與合閘拐臂2為偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合閘拐臂2與分閘拐臂3先脫離，分閘拐臂3在運(yùn)動慣性和分閘彈簧的作用下做逆時針減速旋轉(zhuǎn)，越過分閘摯子的閉鎖鋼軸，然后順時針回轉(zhuǎn)并被分閘掣子閉鎖鋼軸鎖住，保持住分閘彈簧儲存的能量，完成斷路器的合閘操作，合閘拐臂則自由運(yùn)動返回到初始位置。3.3

斷路器合后即分的主要原因（1）合閘速度過快導(dǎo)致斷路器在合閘操作時分合閘拐臂逆時針快速旋轉(zhuǎn)，分合閘拐臂分離后，分閘拐臂越過分閘掣子在慣性的作用下減少旋轉(zhuǎn)，因轉(zhuǎn)動速度超出了正常的范圍，導(dǎo)致分閘拐臂反向撞擊分閘掣子時撞擊力過大，引起分閘掣子不能可靠地鎖定分閘拐臂而發(fā)生分閘動作。掣子結(jié)構(gòu)如圖4所示，在斷路器正常合閘過程中，銜鐵存在不同程度的振動并撞擊鎖桿，由于銜鐵異形彈簧、鎖桿恢復(fù)彈簧的存在，鎖桿振動幾乎很小，分閘掣子完全能鎖住分閘拐臂使斷路器完成正常合閘操作。當(dāng)分閘拐臂以非正常的能量（速度）沖擊分閘掣子時，沖擊力導(dǎo)致銜鐵振動較大，銜鐵碰撞鎖桿，造成鎖桿運(yùn)動導(dǎo)致舌片失去閉鎖，并最終導(dǎo)致斷路器分閘。（2）個別掣子彈簧零件性能降低，導(dǎo)致掣子抗沖擊能力減弱，無法鎖住合閘拐臂，發(fā)生合后即分的現(xiàn)象。（3）合閘速度偏低，分合閘拐臂脫離時，分閘拐臂未能依靠速度慣性越過分閘掣子的閉鎖鋼軸，造成合后即分的現(xiàn)象。對于合閘速度偏低問題，分析有如下幾種可能原因：1）斷路器安裝時對中孔不對中或偏移，造成速度偏低；2）調(diào)試時傳感器安裝不到位，測試不準(zhǔn)確導(dǎo)致合閘速度偏低；3）彈簧的變化導(dǎo)致速度偏低。壓縮彈簧在壓縮一定時期后，其剛性呈下降趨勢，剛性下降的多少和快慢主要與其內(nèi)部殘余應(yīng)力的處理程度有關(guān)。通常情況下彈簧內(nèi)部的殘余應(yīng)力主要在彈簧工作的初期釋放，彈簧工作一定時間后彈簧特性變化趨于緩慢并穩(wěn)定在一定水平。BLK222機(jī)構(gòu)的合閘彈簧和配套的分閘彈簧是瑞典進(jìn)口彈簧，針對彈簧變化問題，瑞典供應(yīng)商在每根彈簧出廠前100%做過3次全壓縮處理，用以消除彈簧內(nèi)部的殘余應(yīng)力。3.4

最終原因分析直接原因：2023開關(guān)B相合閘速度減小，若合閘速度減小，可能導(dǎo)致合閘拐臂帶動分閘拐臂至運(yùn)動末端，無法將其送至分閘摯子上，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)分閘彈簧能量無法保持，得到釋放后機(jī)構(gòu)分閘。間接原因：2023開關(guān)合閘彈簧儲能卷緊過程中，彈簧長期受力有疲勞現(xiàn)象，減小合閘彈簧的力，減小了機(jī)構(gòu)彈簧合閘力及合閘速度。同樣可以看出2023開關(guān)C相分閘彈簧也存在疲勞現(xiàn)象，現(xiàn)場調(diào)整也需通過壓緊分閘彈簧來獲得更大的分閘速度。4

處理情況對2023開關(guān)A、B、C三相速度進(jìn)行了測試，測試后卷緊了2023開關(guān)B相合閘彈簧，調(diào)整壓緊了2023開關(guān)A、C相的分閘彈簧，處理復(fù)測后三相機(jī)構(gòu)分合閘速度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，如表2所示。經(jīng)與廠家確認(rèn)，2023開關(guān)的B相合閘速度調(diào)整至8.0m/s即可滿足要求，若繼續(xù)向上調(diào)整，可能會導(dǎo)致合閘彈簧卷得過緊，儲能角度過大，進(jìn)一步加速合閘彈簧的疲勞。5

整改措施造成此次事件的主要原因是由于合閘彈簧長期儲能導(dǎo)致疲勞，彈簧力度不夠，導(dǎo)致合閘力不足以完成分閘儲能全過程。針對此類缺陷可采取以下措施：（1）上報項(xiàng)目開展開關(guān)速度測試，開展站內(nèi)該型號開關(guān)分合閘速度測試，檢查分合閘彈簧疲勞情況，并調(diào)整機(jī)構(gòu)速度至滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）停電檢修時，檢查站內(nèi)該