一起LTB245E1-1P型开关三相不一致动作故障分析及处理

1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。

2018-02-07T20:24,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。

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/m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,检查站内该型号开关合闸弹簧的储能角度是否存在过大的情况,若存在过大情况,应考虑更换弹簧里的合闸弹簧,避免弹簧疲劳后无法调整或强制调整弹簧导致损坏。

(3)缩短同类型开关速度特性测试工作,按照三年周期开展(正常周期为s年)开关速度特性测试工作。