LWG9-252型断路器液压弹簧机构储能故障分析

陶志东 赵军 严广 郭杰

摘要：本文对某变电站LWG9-252型断路器操作机构储能电机烧损原因进行细致的分析，特别是对储能电机保护回路、控制回路、电源回路进行细致分析，对断路器操作方法和储能电机控制回路提出改进措施，并对储能电机运行维护提出建议。

关键词：断路器;弹簧机构;储能

一、故障基本情况

某日，某变电站运维人员在巡视检查设备状态时发现某间隔断路器存在“油压低告警”、“电机过流过时告警”、“压力降低禁止重合闸”等异常信号，随后对断路器储能机构进行检查，手动复归断路器汇控箱信号，信号无法复归，并发现C相弹簧位置与另外两相不一致，未储能到位，打开机构箱后柜门检查发现电机已经烧毁。

此型号断路器是西安西开高压电气股份有限公司生产的LWG9-252型断路器，操作机构为CYA3-Ⅱ型液压弹簧机构。

二、断路器储能过程简介

当油压压力降低到一定值时，限位开关33hb闭合，接触器88M线圈得电，电机回路中88M接触器的触点闭合，电机开始工作对断路器打压;同时启动时间继电器48T开始计时。正常情况下，在时间未达到时间继电器设定的打压延时时间，断路器压力即达到正常值，33hb断开控制回路，电机停止运转，打压结束。

断路器发生“电机过流过时”告警，是由辅助继电器49MX动作接通报警信号回路所致，以下两种情况导致“电机过流过时”告警：

（1）储能机构故障使压力无法达到额定值，或行程开关33hb故障使其常闭触点无法断开，时间继电器48T得电30s（整定值）后，常开触点（67，68）闭合，辅助继电器49MX得电动作，常开触点（13，14）闭合自保持，常闭触点（31，32）断开储能接触器88MA电源，可防止电机因长时间加压而烧毁。

（2）电机碳刷接触不良、卡涩或打压时间过久，导致电机电流过大，热继电器49M动作，常闭触点（97、98）闭合辅助继电器49MX控制回路，49MX得电断开储能接触器88MA电源，可防止电机因电流过大而烧毁。

三、故障原因分析

储能电机烧毁主要是由于电流过大或频繁运行热量来不及散发引起。

因现场出现“电机运转过流过时”信号，可判定电机保护回路处于接通状态，通过辅助继电器49MX的常闭触点（31-32）断开电机控制回路，强制打压结束。

为验证上述分析的正确性，现场用万用表测量电机保护回路，发现时间继电器68号端子（时间继电器延时触点下端口）带电，与正常相异常，与分析一致。

为判定是时间继电器延时触点（67-68）闭合，还是热偶49M的触点（97-98）闭合导致电机保护回路导通，现场分别进行信号复归（按下复归按钮RESET）和热偶复归后，发现经过长达12分钟时间（正常情况下时间继电器整定时间为150s左右）后，发“电机过流过时”报警信号，因此排除热偶作用导致的回路接通，应该是时间继电器存在故障，导致延时触点未按设定时间闭合。通过电机控制回路图可以看出，电机持续打压、时间继电器持续计时应是电机控制回路一直处于接通状态导致，结合现场检查发现C相储能未到位，判定是因为断路器压力低，致使压力断路器33hb一直处于闭合状态，从而使得电机控制回路处于导通状态，最后只能通过时间继电器48T，启动辅助继电器49MX来强制断开电机控制回路，终止打压状态。

再次对现场检查发现，与正常相相比，C相弹簧机构的限位开关处于非正常位置，未能将滚轮顶至正确位置，如下图所示。限位开关因未达到正常位置，无法断开，使得控制回路一直导通。由此可知，现场情况与分析一致。

因此，可以判定故障原因为限位开关处于非正常位置，使得电机控制回路处于闭合状态，导致打压电机一直处于工作狀态，同时打压时间继电器故障，未能在设定的延时后断开打压回路，而是在12分钟后才切断打压回路，同时后台报打压过流过时信号。

综合后台信号报文和现场初始检查状态来看，后台所发的过流过时信号并不是通过已故障的时间继电器延时发出，而是电机过流所致，电机在分闸后短时已损坏。一是从后台报文不难看出，断路器分闸后20秒即发出过流过时信号，从损坏的时间继电器校验结果来看，时间并没有达到，且现场检查时电机回路的热偶是在动作状态。二是现场异常的C相的储能弹簧位置并没有到位，因为断路器在全压状态下分闸一次后打至全压正常需25秒，当打压到20秒时，电机由于过流烧毁致使断路器未完全储能。

现场检查时，发现储能电机线圈烧黑，为确定电机是否还能运行，现场通过按压接触器，直接接通88MC后发现电机未打压，确认电机烧毁。在电机已烧毁的情况下，电机保护回路由于49MX继电器持续自保持，信号一直常发。停电期间未去复归信号，导致未能及时发现时间继电器的异常。考虑到电机的负载特性，初步推断造成电机烧毁的原因可能是：1.电机本身的绝缘问题，如电机进水;2.电机前面的接触器吸合不良，频繁抖动，电机回路处于频繁得电失电状态，高频暂态过电压致使电机绝缘击穿烧毁。

四、故障处理过程

结合电机烧毁及储能时间继电器故障情况，更换断路器C相电机及储能时间继电器，并对储能时间继电器进行重新整定，并验证时间继电器。

更换电机过程中检查发现烧毁电机转子换向器表面存在多处烧蚀痕迹。更换电机及储能时间继电器后，多次分合断路器及手动泄压进行观察，断路器C相电机储能正常，电机运转正常，时间继电器能正确时间切断储能回路，故障情况消除。

五、现场运维检修注意事项

1、建议更换同型号断路器电机压紧弹片、电机碳刷及时间继电器，对电机转子换向器表面同心度和光洁度进行检查，确保断路器储能回路工作正常。

2、定期对断路器机构的控制回路、液压油位、电机碳刷等进行维护检查;倒闸操作前后，均应对现场的断路器油压、SF6压力进行检查，由于220kV断路器无油压表，可通过机构箱内弹簧的储能位置是否到位来判断。

3、对后台出现的异常信号要及时进行分析和现场必要的检查，确保能及时发现设备出现的不良工况，使设备及时得到消缺，也便于后期开展故障原因分析。

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