牵引变电所室内断路器与隔离开关故障分析处理.doc

牵引变电所室内断路器与隔离开关故障分析处理中铁十七局电气化工程有限公司红淖三项目部 徐国辉 宋国栋 各电气化铁路使用的设备不同，遇到故障后分析处理方法有所不同，按照我们当前设备的重要性和故障发生概率的高低来进行分析并总结科学快速的处理方法，从而达到缩短故障延时，缩小故障范围的目的。最大限度地防止和减少铁路牵引变电所的故障和事故的发生，是对铁路电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。 牵引变电所是一个统称，实际上它还包括供电系统中的开闭所、分区所和自耦变压器所。所有类型牵引变电所，都设有由断路器或快速开关、母线、测量用电流、电压互感器和避雷器等电气设备构成的屋外和屋内式配电装置，用以汇集和分配电能；各种电力变压器和换流设备，用以变换电压（降压和升压）、变换电流（整流）与频率（变频）；设于控制室内的控制、测量、信号、继电保护和自动、运动装置，它们是保证电气设备安全、经济运行的监控和保护设施；还设有供变电所运行、维护和控制、保护等需用的交、直流自用电电源与低压配电装置等。 随着电气化铁路的飞速发展，牵引变电所电气设备安全可靠供变电 越显重要，特别是变压器、断路器、隔离开关、互感器及并补装置等设备日常正常运行为列车提速发挥着举足轻重的作用。因此牵引变电所主要电气设备日常运行维护必须到位，同时必须分析常见设备故障根源及表征、尽可能消除或缩小设备故障，提高牵引变电所供电质量。 由于电气设备长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。除了外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，还有安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是设备长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。部分工作人员业务素质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。因此当设备发生故障时认真分析及时处理能减少事故造成的损失。对牵引变电所常见的电气设备的故障，按照设备的重要性和故障发生概率的高低，按照断路器、隔离开关、并补装置、变压器、互感器及交直流等的顺序进行分析，并用科学快速的处理方法，从而达到缩短故障延时，缩小故障范围的目的。铁路牵引变电所的心脏是牵引变压器。在铁路牵引变电所中，牵引变压器出故障的几率是很小的，由于每个铁路牵引变电所必须要双回路双电源两台主变固定备用，具备自动投切的能力，所以牵引变压器的故障就显得不是那么重要了。考虑到铁路牵引变电所故障发生的概率和设备的重要性，把发生概率最高的断路器和隔离开关的故障分析与处理排列到了主变和其它设备之前。首先分析断路器最常见各种拒分拒合、过热爆炸等故障；其次分析隔离开关的拒分拒合以及击穿爆炸等故障；断路器和隔离开关的拒分拒合的故障，直接关系到电力机车是否能运行。其次，分析电容补偿装置最常见的故障。并联电容补偿装置自身故障发生几率很小，一般是外部原因引起的故障，如网压波动，进线失压等。然后，分析牵引变压器最易发生的各种故障；最后是铁路牵引变电所不重要的交直流系统故障和母线线夹故障等。故障处理原则要遵循“先通后复，先通一线”的原则，有备用设备应先考虑投入备用设备，采用简便、易行、正确的方案，迅速果断进行事故处理和事故抢修，争取以最快的速度送电。当发生电气设备故障时，工作人员应该迅速的报告电力调度，除按照规定进行现场防护外，还应在力所能及的范围内采取措施，防止事故的发展，尽可能消除事故的根源，用一切可能的办法，保持或尽快恢复对所内自用电和接触网线路的供电，迅速使设备恢复到正常运行状态，减少事故的损失。在危及人身安全及设备安全的紧急情况下，工作人员可先行断开有关的断路器和隔开，然后再向上级报告，然后根据仪表、信号显示和设备外部现象，判断事故的全面情况。在牵引变电所设备故障中，断路器和隔离开关的故障是最多的，因此论文只叙述断路器与隔离开关的故障分析。各种断路器的故障类型及处理方法有以下几种：（1） 拒动作事故 在变电所正常运行中，若发出跳、合闸指令后断路器未完成相应动作叫做拒动作。一般拒合有以下几种原因：一，操作不当；二，合闸于故障线路；三，操作、合闸电源或二次回路发生故障；四，开关传动机构或操动机构发生故障。拒分有以下几种原因：一，跳闸回路不通；二，跳闸铁芯动作而脱扣机构不脱扣；三，跳闸铁芯已动作，脱扣机构也已脱扣但没有分闸。 电气故障主要分两种情况。一，电源部分故障：直流电源电压过低（低于断路器限定值），合闸电源容量不足，造成断路器拒动。另外，电源电压过高也会造成断路器合不上闸。二，电气回路故障：二次回路故障，控制回路中熔断器及各元件的线圈、接点连线接触不良或断开，直流两点接地，导线间绝缘降低，合闸线圈故障等均会造成断路器拒动作。 机械故障分为传动机构故障和操动机构（电磁操动机构、弹簧操动机构和液压操动机构等）故障两种。传动机构故障一般是调整不合理，以至于跳闸后各轴不能复位，连接销子脱落，大轴窜出原位，传动杆及连接板断裂等是断路器拒动作。机械故障拒合拒分故障大多是操作机构行程不到位、卡滞、不能过死点、止钉位置不合适等故障，因内部结构复杂，故障几率小，所以一般由厂家负责。 （二）误动作事故 在变电所正常运行中，若没有任何指令断路器自动合闸或跳闸称为误动作；发出跳、合闸指令后断路器未完成相应动作叫做拒动作。若所内没有进行分闸操作，没有保护装置动作，也没有给出各种事故预告信号，此时电压正常，变电所内也没有其他的倒闸或作业，断路器自动分闸，即可断定是断路器分闸控制回路或机械故障。误分时，先用万用表测量各关键点的电位，若各点电位正常，则可判断是机械故障，否则是电气故障。如果是自动合闸，在上述条件下则可判断为是电气故障。 电气部分故障也主要分两种情况。一，电源部分故障：当直流电压波动大或高压室内发生过电压对地放电，高电压串入直流回路时，也会引起断路器误动作。二，二次回路故障：继电器及控制开关接点粘连，直流多点接地，导线间短路，跳闸位置继电器、合闸位置继电器线圈短路等情况也会造成开关误动作。但是断路器误动作的影响因素多，所内其它倒闸作业、检修作业、直流回路多点接地等都会造成断路器误动作，所以分析判断断路器误动作要根据具体情况进行认真仔细的分析。 （三）断路器的过热、异音、爆破以及着火 断路器在运行过程中会发生放电现象，导致过热和异音。也可能因为油压气压过高而使安全阀或箱体破裂，变形的过程叫爆破。油断路器爆破过程中可能引起着火。真空断路器放电或异音一般是真空泡内部真空度不够或外部脏污引起的。 过热和异音的主要原因是触头损坏；静触头不对位；油或六氟化硫气体绝缘性能下降或压力不足引起的内部触头间放电和触头对箱体放电、绝缘套管或支持绝缘子脏污、破损引起外部闪络；手车或断路器隔离静、动触指接触不良或不对位引起其间放电；断路器上电流互感器绝缘老化造成局部放电。触头接触不良会使断路器在大电流的长期作用下过热，以至触头烧融、烧毁、松动脱落等。所以，对于高压断路器触头弹簧的材质选择与热处理、触头压力的调整，是防止截流事故发生的重要技术措施。 爆破以及着火的主要原因是断路器内部存在放电及过热的潜伏性故障，触头严重烧伤，绝缘介质受潮或含杂质过多使其绝缘强度下降，或合闸时触头不到位，跳闸动作时间过长等原因致使跳闸时灭弧室不能有效灭弧或灭弧时间延长。油断路器在开断过程中喷油短路、灭弧室烧损严重、断路器开断能力不足、关合速度后加速偏低等原因也会导致着火。因此，在高压断路器的安装、检修、调试过程中，重视油断路器的排气方向、动静触头打磨、灭弧室异物排除、断路器开断能力的核定与选型、合分速度特性的调整等，以遏制开断与关合事故的发生。 断路器爆破或着火，应设法使故障断路器与电源可靠隔离，确保安全的情况下，将断路器小车拉至安全距离。 （四）外力及其它事故 外力及其他事故主要是指操动机构的漏油、漏气、部件损坏以及频繁打压、不可抗拒的自然灾害、小动物短路等。主要原因是密封圈易老化损坏，管路、阀体清洁度差，接头制造及装配质量不良等。隔离开关的常见故障分析 隔离开关故障分为两种：一是隔离开关在运行过程中的过热等不正常运行情况以及由此引起的烧伤、烧毁故障。另一类是操作过程中的拒分拒合故障。不正常运行以及烧伤烧毁一般都是主体故障，而拒分拒合一般都是隔离开关电动操作机构故障或是电气回路故障，也有很少一部分是主体卡滞引起的。每一部分发生故障都直接影响隔离开关的正常工作。 （一）第一类故障主要有触头接触不良引起的过热、动作失常、支持瓷瓶裂纹、破损、放电以及爆炸等。这类故障一般有一下三个原因：一是隔离开关的触头接触不良；二是隔离开关动接触部分（转轴和轴套）接触不良；三是引线连接线夹之间接触不良。 （二）第二类故障是隔离开关拒动、误动及动作失常。在进行隔离开关的分、合闸操作时，隔离开关拒分或拒合称为拒动；当没有给出分合闸指令，隔离开关自行分合闸叫做误动；而隔离开关分、合不到位称为动作失常。 隔离开关拒动，有两种情况：一种是电气回路原因，一种是机械原因。电动隔离开关拒动电气部分的原因主要有没有操作电源，合闸回路断线，合闸回路串联的辅助接点没转换等；电动隔开拒动机械部分的原因和手动隔离开关拒动的原因是一样的。而电动隔离开关误动，则是电气回路的原因了。 隔离开关的常见故障处理（1） 在处理发热故障时，应根据不同的发热方式分别采取相应的处理方法： （1）能停电检修时，退出运行，停电检修。 （2）不能马上停电检修时，尽可能的降低负荷，加装电扇对隔离开关降温处理。有条件的情况下，带电作业，将螺丝拧紧，或加装短接线，临时将发热开关短接，等有条件了再停电处理。 （3）若是由于隔离开关容量不足引起的发热，要更换更大容量的开关。（二）若开关拒动，首先去开关本体手动操作，手动操作隔离开关进行分、合闸操作时，若隔离开关本体由于冻结而拒动，应握住手动操作机构的手柄轻轻摇动，使之解冻；若为电动操作机构，可将机构与垂直连杆脱离，用管钳夹住隔离开关的垂直连杆轻轻摇动，使之解冻并能灵活操作为止。摇动时要注意支持瓷瓶和机构的每个转动部位，寻找冻结故障点。若此冻结故障点发生在