高压开关柜接地刀闸故障分析

　　高压开关柜接地刀闸故障分析。电工电气 (2019 No.5) 高压开关柜接地刀闸故障分析 高压开关柜接地刀闸故障分析 苗全堂1，高栋1，于永进2，闵令民3，路铭1 (1 国网山东省电力公司东营供电公司，山东 东营 25700

　　电工电气 (2019 No.5) 高压开关柜接地刀闸故障分析 高压开关柜接地刀闸故障分析 苗全堂1，高栋1，于永进2，闵令民3，路铭1 (1 国网山东省电力公司东营供电公司，山东 东营 257000； 2 山东科技大学，山东 青岛 266590； 3 国网新疆建设分公司，新疆 乌鲁木齐 830000) 高压开关柜是变电站内重要的配电设备，包括 断路器手车、柜体以及对应的继电保护装置。在现 场倒闸操作中，会经常遇到开关柜接地刀闸活门无 法按下而导致无法合上接地刀闸的缺陷，需要检修 人员到现场消缺后才能进行倒闸操作，延长了操作 时间，耽误了正常的检修时间，影响了检修计划的 刚性执行。本文介绍了变电站内开关柜接地刀闸闭 锁原理，分析了接地刀闸常见的故障原因及排除方 法，总结了几点减少接地刀闸故障率的方法，有利 于日常运检中降低开关柜设备故障率。 1 接地刀闸闭锁介绍 变电站内高压开关柜大部分为户内金属铠装 式，高压开关柜一般由母线室、仪表保护室、断路 器手车室和电缆室组成，每一单元均与接地排可靠 连接。柜内配置主要有断路器、电流互感器、电压 互感器、避雷器、保护测控装置、接地刀闸和高压 带电显示装置。变电站高压开关柜“五防”要求： 当断路器手车在检修 ( 试验 ) 位置及线路无电时， 接地刀闸方能合闸；当接地刀闸合闸之后，柜体的 后柜门和断路器室门才能被打开。为了满足五防要 求中的防止误合接地刀闸，对接地刀闸操作孔隔板 往往设置机械闭锁和电气闭锁。 1.1 机械闭锁 断路器手车接地刀闸闭锁机构如图 1 所示，手 车处于工作与试验中间位置或者工作位置时，断路 器手车通过手车底盘的机械连杆闭锁接地刀闸操作 孔活门隔板，从而使操作手柄无法插入，起到闭锁 作用。当断路器手车处于试验位置或检修位置时， 接地刀闸操作孔上的活门应能按下，同时导轨上的 挡板和导轨下的挡块应可以随挡板自由活动，活门 挡板解锁。 挡板 挡块 图1 断路器手车接地刀闸机械闭锁机构 1.2 电气闭锁 线路侧带电时，安装在线路侧的传感器将接收 到高压带电体电场信号传送给带电显示装置。带电 显示装置指示线路侧带电，并输出强制闭锁信号。 接地刀闭锁回路电磁铁铁芯顶住接地刀闸操作孔的 隔板，使隔板无法打开，接地刀闸无法操作；线路 侧不带电时，带电显示输出解锁信号，接地刀闭锁 回路电磁铁电源接通，使电磁铁励磁，铁芯收缩， 活门隔板可以按下，内部机构如图 2 所示，此时接 地刀闸亦可操作。 图2 电气闭锁内部机构图 2 高压带电显示原理 高压带电显示器用于显示电气设备一次部分是 否带有运行电压，当一次设备带电时，该装置红色 指示灯亮，并输出信号对断路器、刀闸等设备进行 74 高压开关柜接地刀闸故障分析 电工电气 (2019 No.5) 强制闭锁，一次设备无电时绿色指示灯亮或无指示。 高压带电显示器主要由传感器和带电显示两部 分组成。开关柜内的传感器安装在出线电缆室或母 线 P T 室，通过螺丝紧固在相应的一次母排上。传 感器中主要工作元件为分压电容，从一次回路中获 得二次分压作为显示和闭锁信号，从而获得设备的 带电状态。 显示器从传感器获得信号，显示设备带电状态， 一般分为强制闭锁型和提示型两种。提示型显示器 只起到显示设备带电状态的作用，其功能相当于一 直处于工作状态的高压验电器。强制闭锁型显示器 不仅可以显示设备带电状态，还可以通过电磁锁对 后柜门进行强制闭锁。图 3 为强制闭锁型带电显示 器的接线原理图。 高压母线 传感器 信号输入节点 常开输出节点 +- + DC220 V DC220 V - 电源输入 闭锁电磁铁 DB 带电显示 图3 强制闭锁型带电显示器接线原理图 带电显示根据传感器的输入的信号判断输出节 点的状态，从而实现闭锁逻辑的判断。通过测试带 电显示常开输出节点的翻转情况，得到带电显示的 输出逻辑如表 1 所示。 表1 带电显示输出逻辑 工作电源 无 无 有 有 高压侧带电信号 无 有 无 有 常开节点状态 断开 断开 闭合 断开 3 接地刀闸故障原因分析 在断路器手车由运行转为检修的操作过程中， 经常发生这样的情况：断路器手车已经拉至试验或 检修位置，但此时接地刀闸操作孔活门挡板无法按 下，从而接地刀闸操作把手无法插入，不能对接地 刀闸进行合闸。造成这种故障现象有多种原因，一 般可以从以下几个方面进行故障分析。 3.1 高压带电显示问题 3.1.1 高压侧带电 当开关柜出线侧带电时，带电显示输出强制闭 锁信号，闭锁接地刀闸。根据开关柜五防功能，只 有断路器分开以后才能合地刀。因此，在处理此类 故障时应首先确认断路器已处于分位且线路侧无其 他电源点反送电。 3.1.2 带电显示故障 1) 带电显示电源故障。由上文表 1 中带电显 示的输出逻辑可以看出，当带电显示无工作电源时， 其输出节点为断开状态，闭锁回路不能形成通路， 闭锁电磁铁处于自然释放状态，闭锁活门挡板。只 有同时满足工作电源接入和高压侧不带电时，带电 显示输出节点才能闭合，解锁活门挡板。因此，可 以查看带电显示电源指示灯是否亮，若面板所有指 示灯均不亮，说明带电显示的电源线松动或内部电 源模块损坏。 2) 带电显示内部故障。将带电显示后方闭锁 电磁铁回路常开输出节点两接线端子短接，若活门 挡板可以正常按下，说明闭锁电磁铁电气回路正 常，是带电显示器内部的输出节点不能导通导致的 故障。 3.2 闭锁电磁铁回路故障 上文所述将带电显示后方闭锁电磁铁回路常开 输出节点两接线端子短接后，若活门挡板按不下， 则说明闭锁电磁铁回路存在故障。 3.2.1 闭锁电磁铁损坏 接地刀闸故障的大部分原因都是闭锁电磁铁损 坏或闭锁电磁铁的整流桥损坏，损坏原因有过热损 坏、线圈受潮腐蚀损坏。一些变电站运行环境恶劣， 若柜内加热除湿装置故障而没有及时发现或恢复， 线圈长时间在潮湿环境中容易受霉菌腐蚀而断线。