一起LTB245E1-1P型开关三相不一致动作故障分析及处理

摘

要：针对一起220kV型号为LTB245E1-1P开关在处理完控制回路断线检修工作，调度下令合上开关后发生三相不一致保护动作的事件，分析查找了导致故障的原因，并提出了后续整改措施。关键词：LTB245E1-1P型开关；三相不一致；故障分析

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事件背景2023开关出厂日期为2012年10月，投运日期为2012年12月，开关型号为LTB245E1-1P，制造厂家为北京ABB高压开关设备有限公司。2018年2月7日20：24，在处理完2023开关控制回路断线检修工作后，调度下令合2023开关，三相合上26ms后B相跳开，随后本体三相不一致动作，跳开2023开关A、C相。此后，运行人员将2023开关操作至冷备用，并多次进行远方试分合，未再重现该异常现象。2

现场检查情况2.1

二次检查情况从SER来看，2023远方合闸命令发出后到三相不一致跳开2023断路器期间，无运行人员操作、测控及保护动作信息，如图1、图2所示，2023开关B相无故跳开。从图2故障录波来看，2023断路器三相均已合上，B相经过26ms后分开，构成开关非全相运行，经过三相不一致继电器整定时间（2s）后，本体三相不一致动作，跳开A、C相。2.2

一次检查情况检查了2023开关分闸挚子的脱扣器及亮轴均未发现异物，无磨损痕迹，能够可靠保持和脱扣。对2023开关三相进行开关分合闸时间及速度测试，测试结果如表1所示。测试结果显示，B相合闸速度低于标准下限值7.4m/s，A、C相分闸速度均低于标准下限值8.0m/s。3

原因分析3.1

二次回路分析对控制回路异常导致B相偷跳的可能性进行分析：SER中无人员操作、测控及保护动作信息，2023开关Ｂ相仅在合闸后26ms即跳开，从时间上看远低于保护动作、远方操作的时间，本体非全相保护正确动作，动作时间及时序符合设计要求。3.2

从机构上分析BLK222机构的操动机构（图3）原理：合闸操作时，合闸线圈释放合闸掣子4即可立即关合断路器。合闸拐臂2带动分闸拐臂3逆时针旋转至合闸位置，在合闸过程中由于分闸拐臂3与合闸拐臂2为偏心结构设计，合闸拐臂2与分闸拐臂3先脱离，分闸拐臂3在运动惯性和分闸弹簧的作用下做逆时针减速旋转，越过分闸挚子的闭锁钢轴，然后顺时针回转并被分闸掣子闭锁钢轴锁住，保持住分闸弹簧储存的能量，完成断路器的合闸操作，合闸拐臂则自由运动返回到初始位置。3.3

断路器合后即分的主要原因（1）合闸速度过快导致断路器在合闸操作时分合闸拐臂逆时针快速旋转，分合闸拐臂分离后，分闸拐臂越过分闸掣子在惯性的作用下减少旋转，因转动速度超出了正常的范围，导致分闸拐臂反向撞击分闸掣子时撞击力过大，引起分闸掣子不能可靠地锁定分闸拐臂而发生分闸动作。掣子结构如图4所示，在断路器正常合闸过程中，衔铁存在不同程度的振动并撞击锁杆，由于衔铁异形弹簧、锁杆恢复弹簧的存在，锁杆振动几乎很小，分闸掣子完全能锁住分闸拐臂使断路器完成正常合闸操作。当分闸拐臂以非正常的能量（速度）冲击分闸掣子时，冲击力导致衔铁振动较大，衔铁碰撞锁杆，造成锁杆运动导致舌片失去闭锁，并最终导致断路器分闸。（2）个别掣子弹簧零件性能降低，导致掣子抗冲击能力减弱，无法锁住合闸拐臂，发生合后即分的现象。（3）合闸速度偏低，分合闸拐臂脱离时，分闸拐臂未能依靠速度惯性越过分闸掣子的闭锁钢轴，造成合后即分的现象。对于合闸速度偏低问题，分析有如下几种可能原因：1）断路器安装时对中孔不对中或偏移，造成速度偏低；2）调试时传感器安装不到位，测试不准确导致合闸速度偏低；3）弹簧的变化导致速度偏低。压缩弹簧在压缩一定时期后，其刚性呈下降趋势，刚性下降的多少和快慢主要与其内部残余应力的处理程度有关。通常情况下弹簧内部的残余应力主要在弹簧工作的初期释放，弹簧工作一定时间后弹簧特性变化趋于缓慢并稳定在一定水平。BLK222机构的合闸弹簧和配套的分闸弹簧是瑞典进口弹簧，针对弹簧变化问题，瑞典供应商在每根弹簧出厂前100%做过3次全压缩处理，用以消除弹簧内部的残余应力。3.4

最终原因分析直接原因：2023开关B相合闸速度减小，若合闸速度减小，可能导致合闸拐臂带动分闸拐臂至运动末端，无法将其送至分闸挚子上，导致机构分闸弹簧能量无法保持，得到释放后机构分闸。间接原因：2023开关合闸弹簧储能卷紧过程中，弹簧长期受力有疲劳现象，减小合闸弹簧的力，减小了机构弹簧合闸力及合闸速度。同样可以看出2023开关C相分闸弹簧也存在疲劳现象，现场调整也需通过压紧分闸弹簧来获得更大的分闸速度。4

处理情况对2023开关A、B、C三相速度进行了测试，测试后卷紧了2023开关B相合闸弹簧，调整压紧了2023开关A、C相的分闸弹簧，处理复测后三相机构分合闸速度均满足标准要求，如表2所示。经与厂家确认，2023开关的B相合闸速度调整至8.0m/s即可满足要求，若继续向上调整，可能会导致合闸弹簧卷得过紧，储能角度过大，进一步加速合闸弹簧的疲劳。5

整改措施造成此次事件的主要原因是由于合闸弹簧长期储能导致疲劳，弹簧力度不够，导致合闸力不足以完成分闸储能全过程。针对此类缺陷可采取以下措施：（1）上报项目开展开关速度测试，开展站内该型号开关分合闸速度测试，检查分合闸弹簧疲劳情况，并调整机构速度至满足标准要求。（2）停电检修时，检查站内该