VD4型真空断路器常见故障与处理终稿.doc

VD4 型真空断路器常见故障型真空断路器常见故障 与处理 论文 与处理 论文 姓 名 工 作 单 位 工 种 2011 年 10 月 15 日 THE ELECTRIC POWER INDUSTRY IN JIANGSU PROVINCE PROFESSIONAL SKILL APPRAISAL CENTER VD4 TYPE VACUUM CIRCUIT BREAKER COMMON FAULT AND PROCESSING BY YUAN QIANG ZHEN AN ELECTRIC POWER EQUIPMENT CO LTD October 15 2011 I 摘 要 目前在 10KV 及以下低压等级配电网络中 真空断路器已逐步取代 油断路器 在无油化改造过程发挥了积极作用 与油断路器相比 真空 断路器具有合适频繁操作 电寿命长 检修维护工作量小 防燃 防爆 运行可靠性高的优点 但在使用及安装过程中也应注意几个问题 这样 才能使它的优越性得到充分发挥 本文具体针对 VD4 12 型真空断路器 结构及发展历史进行及在运行中经常出现的一些故障原因进行简要分析 同时给出处理这些故障的相应方法 本文大体阐述了以下几部分 第一部分引言针对断路器的功用真空 断路器结构 特点和发展现状进行说明 第二部分针对真空断路器在实 际使用中发现的问题提出相应的防护措施 第三部分结束语部分简述了 论文的目的 关键词 真空断路器 维护 常见故障 分析处理 目 录 摘 要 I 1 1 绪论绪论 1 1 1 断路器的基本概念 1 1 2 VD4 12 型真空断路器 1 2 2 VD4 12VD4 12 常见故障常见故障 2 2 1 储能机构故障 2 2 2 断路器合不上闸 3 2 3 断路器拒分 4 3 3 故障实例分析处理故障实例分析处理 5 3 1 故障实例一 5 3 2 故障实例二 5 3 3 故障实例三 6 4 4 真空断路器的维护真空断路器的维护 8 4 1 过电压保护 8 4 2 灭弧室真空度的检测 9 4 3 真空灭弧的老炼 10 4 4 触头超程和触头压力控制 10 4 5 触头磨损值监控 10 4 6 真空断路器反弹对灭弧室的影响 11 4 7 分合闸速度的测量 11 5 5 结论结论 11 参考文献参考文献 12 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 1 1 绪论绪论 1 1 断路器的基本概念 断路器是指在电路各种工作状态下开断 关合电路的电器设备 习 惯上称为开关 其主要功能有 能可靠关合系统正常运行的负载电流 将设备或线路投入或退出运行 倒换运行方式 系统故障时 通过保护 动作可迅速可靠切断故障回路的短路电流 保障无故障部分的正常运行 高压断路器按其灭弧原理可分为自动产气 多油 少油 真空 和六氟 化硫等类型 目前使用较多的是少油 真空 六氟化硫三种类型 真空 断路器在结构上可分为四个部分 即导电回路 灭弧装置 绝缘与支撑 系统和操作机构 另外还包括传动装置和控制系统等部件 而真空灭弧 室是真空断路器的核心元件 承担开断 导电和绝缘等方面的功能 真 空灭弧室的基本元件有外壳 波纹管 动静触头和屏蔽罩等元件构成 1 2 VD4 12 型真空断路器 VD4 12 型真空断路器是引进 ABB 公司技术设计制造的新一代真空 断路器 断路器与操作机构一体化制造 具有体积小 性能优良的优点 这种新型真空断路器在设计上的独到之处在于 真空灭弧室极柱采用 整体浇注绝缘 弹簧操动机构采用模块化结构组成 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 2 2 2 VD4 12VD4 12 常见故障常见故障 2 1 储能机构故障 故障现象 电动不能储能 手动可以储能 可能原因及处理方法 电源未接通 此时应检查开关柜端子排上电源是否进入 储能回路 控制开关 2ZK 是否在合闸位置 储能限位开关 S1 损坏 VD4 12 型真空断路器的储能限位开关 S1 是 用来控制储能电机启动和停止以及接通信号回路的 而用于控制电机启 动和停止的是储能限位开关 S1 的两对并排时有的常闭 动断 节点 当弹簧完成储能后 带动一个与其机械联动的储能限位开关 S1 动作 使常闭接点断开 电机的电源回路切断 电机停止储能 在弹簧释放能 量后或未储能状态下 储能限位开关 S1 的常闭接点应闭合 接通电机 回路使弹簧储能 所以可拔出航空插头 测量 25 35 插针回路电阻 是否正常 如果不正常 应测量常闭接点 31 32 41 42 发现接点 倍烧坏了 应更换储能限位开关 S1 在更换完储能限位开关 S1 后 要 调整 S1 的传动杆在储能后的间隙应该为 2 5 2 8mm 电机碳刷磨损严重 使储能电机不能正常工作 此时应更换电机碳 刷 储能电机 MO 烧坏 在电机控制回路完整的情况下 可测量电机回路 电阻 如有异常应检查是否是储能电机烧坏了 此时可以拔出连接导线 卸下电机的三颗固定螺栓 取出电 机 进行跟换 2 2 断路器合不上闸 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 3 故障现象 1 电动合闸拒合 合闸脱扣器不动作 2 由于合闸脱扣器动作无力造成电动合闸拒合 但手动合闸成功 3 电动合闸拒合 手动合闸也不成功 对于故障现象为电动合闸拒合 合闸脱扣器不动作的原因及处理方 法 手车未到位 在手车未摇到位的情况下 小车底盘的两只行程开 关都不能接通闭锁线圈回路 所以合闸回路也不通 造成电动合闸拒合 合闸脱扣器不动作 此时可以观察开关柜上的位置指示灯或指示器 将 手车准确摇到 工作位置 或 试验位置 合闸闭锁电磁铁 Y1 故障 如果是合闸闭锁电磁铁 Y1 故障或者其 微动开关 S2 接点动作不到位也会造成合闸回路不通 电动合闸拒合故 障 此时可以先测量一下闭锁线圈的电阻值 如果不正常 有肯时闭锁 线圈匝间短路或断线 可以更换合闸闭锁电磁铁模块 在闭锁线圈电阻 值正常的情况下 然后检查微动开关 S2 接点动作是否到位 如果不到 位 可以用尖嘴钳将 S2 的金属弹片稍微向外掰动 1 2mm 用手驱动 Y1 铁芯 听见 S2 动作声音即可 断路器辅助开关 S3 触点不通或者航空插头的插针脱落 这两种情 况都会造成合闸线圈回路不通 电动合闸拒合 在断路器分闸状态下 如果辅助开关 S3 的常闭接点未返回接通 可以通过调节 S3 传动杆的间 隙来处理 如果是航空插头的插针脱落 可以更换航空插头 由合闸脱扣器动作无力造成电动合闸拒合 但手动能合闸成功时 可能是合闸电压过低或者是合闸线圈可以先检查 电源是否正常 然后检测合闸线圈的整流桥组建输出是否正常 否则更 换合闸线圈模块 电动合闸拒合 手动合闸也不成功 这种情况一般是弹 簧机构的机械连锁板在小车摇到位后 没有复位 被卡住了 导致合闸半轴脱扣不了 不能完成合闸操作 而且时间长了 会导致合 闸线圈烧坏 可通过仔细检查机械联锁板的情况 如果是联锁板变形了 可以将驱动器模块整体更换 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 4 2 3 断路器拒分 断路器分不了闸是很危险的 属于 紧急故障 故障现象有 电动分闸拒分 分闸脱扣器不动作 电动分闸拒分 分闸脱扣 器动作无力 手动分闸能成功 对于故障现象为电动分闸拒分 分闸脱扣器不动作的原因及处 理方法 分闸脱扣器 Y2 损坏 可测量分闸脱扣器 Y2 线圈阻值 如有异 常应更换分闸线圈 辅助开关 S4 接点接触不良 在断路器合闸后 辅助开关 S4 的 常开接点应闭合 在断路器分闸后 辅助开关 S4 的常开接点应迅 速断开分闸回路 使得分闸线圈承受短时通电 辅助开关 S4 的常 开接点在经常断流过程中触电容易损坏 造成接触不良 在损坏不 严重情况下 可以调整 S4 传动杆的间隙 如果比较严重时可以更 换辅助开关 S4 二次控制回路接线松动或者航空插头的插针脱落 这些原因都 会造成分闸控制回路不通 通过回路检查 卡紧松动的连线 如果 是航空插头的插针脱落 则要更换航空插头 3 3 故障实例分析处理故障实例分析处理 3 1 故障实例一 例 某变电所 10KV 出线断路器拒合 该变电所 10KV 出线采用的是 配置 ABB 公司生产的 VD4 12 型真空断路器的开关柜 在一次合闸操作 过程中 用 KK 开关合闸 但合不了 因送电时间紧急 在再次检查确 认具备送电条件的情况下 采用现场手动合闸按钮合闸 也合不了 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 5 VD4 手车无论在 工作位置 还是在 试验位置 仍然不能合闸 处理方法 我们将手车放在 试验位置 拔出航空插头 按住合 闸按钮 用万能表测量航空插座的 4 14 插孔有电压输出 看来问题 出在小车内部 通过测量合闸回路检查 均完好 最后在重新将航空插 头插到插座的时候 检查了一下插头内部个插针 发现 4 插针松动脱 落 造成接触不良 使得合闸回路不通 断路器拒合 将航空插座背面 的两个塑 料卡槽挑起 取下后盖板 更换了脱落的插针的卡套 把插 针重新固定好后 再将航空插头插上 用 KK 开关和开关柜的合闸按钮 均能使断路器顺利合闸 3 2 故障实例二 例 某 110KV 变电所 10KV 侧也采用配置 VD4 12 型真空断路器的开 关柜 有一条出线开关柜的 五防 机构出线问题 使得机械联锁失灵 而导致断路器无法合闸 当断路器小车在试验位置 断路器处于分闸状 态时 试验位置 红灯亮和 分闸指示 绿灯也亮 当操作人员将手 车摇至工作位置时 工作位置 红灯亮 但 分闸指示 绿灯不亮 另外 当小车处在工作位置时 手动和电动陡不能使断路器合闸 而将 小车摇至试验位置时 手动和电动均能合闸 处理方法 查阅 VD4 12 断路器的电气控制接线图 我们可以看出 只有在合闸闭锁电磁铁 Y1 得电动作 合闸回路才能接通 而当手车在 工作位置时 Y1 线圈回路是靠位置行程开关接点来接通的 问题肯定 出在位于断路器底部小车中位置行程开关没有接通上 拆开小车底盘 调整行程开关连杆 重新安装好后小车摇至工作位置 断路器能顺利合 闸 3 3 故障实例三 例 某变电所 10KV 出线遭雷击断电 永久性故障 出线开关动作 跳闸后 保护重合成功 因线路存在永久性故障 这时该出线开关拒动 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 6 继而引起越级跳闸 跳 1 号主变 101 开关 3 3 1 初步分析原因 1 断路器机构机械故障引起的拒动 经查实该断路器型号为 VD4 12 1250 德国原装 2004 年 3 月正式投运 至今未发生任何缺陷 ABB 断路器的性能优良 极少发生机械故障 故基本排除由于机构内部 卡涩等因素引起的拒动 2 分闸线圈损坏或回路断线引起拒动 如果分闸回路断线应 发出 控制回路断线 信号 经查证运行人员 所以信号指示正常 未 有断线信号发出 所以也排除回路断线引起的拒动 3 经运行人员告知 断路器初始状态为运行位置 发生线路故障 后 断路器可靠分闸 重合闸保护动作成功 由于是永久性故障必须再 次分闸但是没有分掉 这就说明断路器整个回路与机械状态良好 因为 断路器经历了一个分合闸过 程 所以大致判定为非常规故障 3 3 2 现场分析检查处理 1 将断路器小车拉出柜体进行状态检查 经检查机构内无可疑现 象 各开口销 弹簧销均设置可靠 无遗漏 机构内无烧焦异味 分合 闸线圈及电机无异常 手动分合闸及手动储能均正常可靠 排除由于机 构内部机械故障造成拒动 2 将断路器小车推至试验位置进行测试 电动储能正常 电动分 合闸正常 排除元件及回路断线引起的拒动 3 进行断路器分合闸动作时间及低电压动作试验 结构均符合要 求 未见任何异常 4 考虑到配合关系 10KV 线路侧开关动作时间为 0 7S 主要开关 动作时间为 1 6S 正常情况下 发生故障后应由线路开关来完成切断 故障的任务 只有当本侧开关发生故障或拒动时才会越级跳闸 随即我 们给出一个小于主动变动作的时间进行永久性故障重合试验 结果断路 器却没能可靠跳闸 显然问题就出在这里 那么是什么原因导致出现这 样的情况呢 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 7 5 通过检查断路器操作顺序为 O 0 3s CO 15s CO 由于断路器 具备自由脱扣性能 即当断路器在合闸过程中 机构又接到分闸命令时 不管合闸过程是否终了 应立即分闸 保证及时切断故障 而断路器合 闸必须经过储能完毕后才能进行 难道问题出在这里 带着疑问逐步缩 小范围 而结果证实了猜想 正是由于内部配线错接引起这次罕见的拒 动 6 深入分析 VD4 断路器具有弹簧未储能闭锁合闸功能 除了开机 械闭锁来实现 还在合闸回路中串接了一对常开接点 S1 只有当电机 储能完毕后 才会接通合闸回路 这对接点其实是一个行程开关 BS2 当储能结束 储能弹簧拉伸到位压紧行程开关 BS2 的压板 时 S1 常 开接点闭合接通合闸回路 同时这个行程开关还具有储能信号指示功能 如图所示 但是现场检查发现这台开关中本应接进合闸回路的 S1 接点 错误的接近了分闸回路 及分闸控制回路的实现取决于弹簧的储能情况 完全违背断路器自由脱扣的原则 如此 就能解释此次条约及跳闸的原因了 由于断路器原始状态是在运行位置 即合闸状态同时弹簧已储能 当发生故障时 断路器能够可靠分闸 弹 簧能量释放 随即重合闸保护动作 断路器会重合同时弹簧进行储能 假如是永久性故障 断路器应该马上跳闸 但是断路器的 S1 接点错接 到了分闸回路 由于弹簧储能需要 4 5S 分闸回路还没有来得及得电 动作时间只有 1 6S 的主变开关已经配合动作跳闸了 3 3 3 事故反思 本次发生巨大引起越级跳闸的根本原因是由于安装人员责任心不强 把配线接错引起 但也暴露出在投产前进行重合闸校验时考虑不周到 测试方法存在漏洞 4 4 真空断路器的维护真空断路器的维护 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 8 4 1 过电压保护 由于真空断路器开断较小电流 特别是开断空载变压器励磁电流等 小感性电流时 往往会出现截流而产生截流过电压 并且截流值越大 产生的过电压越高 另外 真空断路器在开断电容器组的容性电流时 业很难达到绝对无电弧重燃 一旦出现重燃 也会产生重燃过电压 对 于截流或者重燃过电压 常用的防护措施如下 1 降低截流值 从根本上降低截流过电压 适当加大触头开距 以抑制电弧重燃过电压 2 装设 R C 吸收器 若电阻及电容参数选择合适 既可降低过电 压幅值 又可减缓过电压的上升陡度 一般每相 电容值取 0 1 0 2 F 电阻值取 100 200 功率不小于 200W 这 是常用的一种方法 3 设置 R L 保护器 将电阻 R 与铁心电感 L 并联后串联于开关于 电缆之间 正常时铁心饱和电感值较小 压降及损耗都很低不影响负载 的工作 当发生电弧重燃振荡时 高频电流使铁心电抗增大 抑制过电 压 电阻则起阻尼及限流作用 4 采用氧化锌避雷器 MOA MOA 实际上是一个非线性压敏电阻 在 工作电压下呈极大电阻 漏电流为微安 A 级 不影响电网运行 过电压时 其阻值剧降并呈稳压特性 一般可将过电压限制在 2 倍相电 压以下 且阀片间有一定电容量 对残压的突变有抑制作用 4 2 灭弧室真空度的检测 真空灭弧室管内的真空度通常是在 10 4 10 6Pa 随着真空灭弧室 使用时间的增长和开断次数增多 以及受外界因素的作用 其真空度逐 步下降 下降到一定程度将会影响它的开断能力和耐压水平 因此 真 空断路器在使用过程中必须定期检测灭弧室管内的真空度 目前检查方 法有 1 观察法 对玻璃外壳真空灭弧室 可以定期目测巡视检查 正 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 9 常时内部的屏蔽罩等部件表面颜色应很明亮 在开断电流时发出浅蓝色 弧光 当真空度下降很严重时 内部颜色就会变得灰暗 开断电流时将 发出暗红色弧光 2 交流耐压法 定期 3 年左右 进行一次工频耐压试验 42KV 当动静触头保持额定开距条件下 如果耐压很低 而且经多次放电老练 后 耐压值仍达不到规定耐压标准 就说明真空灭弧室真空度已严重下 降 已不能继续使用 实践表面 采用交流耐压法检测严重劣质的真空 灭弧度是一种简便有效的方法 3 火花计法 这种方法是采用火花探漏仪检测 检测时 将火花探漏仪沿灭弧室表面移动 在其高频电场作用下内部有不同的发 光情况 根据发光的颜色来鉴定真空灭弧室的真 空度 若管内有淡青色辉光 说明其真空度在 133 10 Pa 以上 若 管内呈兰红色 说明管子已经失效 若管内已处于大气状态 则不会发 光 4 3 真空灭弧的老炼 真空灭弧室的电气老炼包括电压和电流老炼 新的真空灭弧室在产 品出厂之前已经老炼 但真空灭弧经过一段时间存放 由于种种原因的 影响 它的工作耐压水平会下降 开关制造厂在组装后以及使用部门在 安装时仍然需要重新进行电压老炼和在规定条件下进行工频耐压试验 4 4 触头超程和触头压力控制 1 国产各种型号的 10KV 真空灭弧室的触头超程是在 3mm 左右 开距 12mm 左右 通常国产 10KV 真空断路器用灭弧室的额定接触压力 额定电流 630 800A 者为 1100N 左右 1250A 者为 1500 1700N 等 2 真空断路器在安装或检修时 除了要严格地按照产品安装说明 书中要求调整测量触头超程 另外 还应仔细检查触头弹簧 不应有变 形损伤现象 袁强 VD4 型真空断路器常见故障与处理 10 4 5 触头磨损值监控 真空灭弧室的触头接触面在经过多次开断电流后逐渐被电磨损 触 头行程增大 也就相当波纹管的工作行程增大 波纹管的寿命会迅速下 降 通常允许触头电磨损最大值为 3mm 左右 当累计磨损值达到或超过 此值 同时真空灭弧室的开断性能和导电性能都会下降 真空灭弧室的 使用寿命已到 为了能够较准确的控制每个真空灭弧室触头的电磨损值 必须从灭弧室 开始安装使用时起 每次预防性试验或维护