一起LTB245E1-1P型開關(guān)三相不一致動作故障分析及處理

1事件背景

2023開關(guān)出廠日期為2012年10月,投運日期為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。

2018-02-07T20:24,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,運行人員將2023開關(guān)操作至冷備用,并多次進行遠方試分合,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,無運行人員操作、測控及保護動作信息,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)三相進行開關(guān)分合閘時間及速度測試,測試結(jié)果如表1所示。

試結(jié)果顯示,B相合閘速度低于標準下限值7.4m/s,A、C相分閘速度均低于標準下限值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相偷跳的可能性進行分析:sER中無人員操作、測控及保護動作信息,2023開關(guān)B相僅在合閘后26ms即跳開,從時間上看遠低于保護動作、遠方操作的時間,本體非全相保護正確動作,動作時間及時序符合設(shè)計要求。

3.2從機構(gòu)上分析

BLK222機構(gòu)的操動機構(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,合閘拐臂2與分閘拐臂3先脫離,分閘拐臂3在運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機構(gòu)的合閘彈簧和配套的分閘彈簧是瑞典進口彈簧,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動末端,無法將其送至分閘摯子上,導(dǎo)致機構(gòu)分閘彈簧能量無法保持,得到釋放后機構(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)測后三相機構(gòu)分合閘速度均滿足標準要求,如表2所示。

經(jīng)與廠家確認,2023開關(guān)的B相合閘速度調(diào)整至8.0m/m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)整機構(gòu)速度至滿足標準要求。

(2)停電檢修時,檢查站內(nèi)該型號開關(guān)合閘彈簧的儲能角度是否存在過大的情況,若存在過大情況,應(yīng)考慮更換彈簧里的合閘彈簧,避免彈簧疲勞后無法調(diào)整或強制調(diào)整彈簧導(dǎo)致?lián)p壞。

(3)縮短同類型開關(guān)速度特性測試工作,按照三年周期開展(正常周期為s年)開關(guān)速度特性測試工作。