MA40智能型万能式断路器典型故障分析及处理

2023-01-18

MA40 (原DW40) 智能型万能式断路器技术指标为交流50Hz, 额定电压220V~660V, 额定电流400~4000A。主要用于配电网络中分配电能, 同时还可以保护电源设备及线路免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害, 也可以用作隔离断路器使用。该断路器具有多种智能保护功能, 具有除过载长延时、短路短延时、瞬时、接地漏电等四段保护特性外, 还具有负载电流光柱指示、故障记录、试验功能、各种报警讯号输出, 采用数码显示和按钮增定方式, 还具有负载监控保护, 电流表显示, 电压表显示, 各种整定、试验、故障检查的电流和时间值显示等, 动作精确且可以做到选择性保护, 能够避免不必要的停电, 提高供电可靠性。由于其保护特性域值范围较宽, 辅助功能较全, 是一种多功能型断路器, 因而可适用于大部分有较高要求的工业应用场合。

下面就对MA40智能型万能式断路器一些典型故障进行分析。

1 正常运行方式介绍

本站正常运行方式如图1所示:1号站变380v侧401运行在380v1段母线, 2号站变380v侧402运行在380v2段母线, 380v分段410备用。断路器配有过流、接地保护, 进线断路器与分段断路器之间配有380v备用电源自动投入装置。

2 设备发生的故障及处理情况

(1) 2005年9月5日, 1号站变401断路器在运行中自动跳闸, 380v备用电源自投装置未动作, 断路器智能控制器无任何异常显示。

检查处理情况:经检查1号站变401断路器智能控制器上无故障记录, 无保护动作, 断路器自动跳闸原因不明, 需厂家现场检查处理, 该断路器暂时不能投入运行。

(2) 2005年11月12日, 380v分段410断路器手动、自动均不能合上。检查处理情况:380v分段410断路器合闸线圈损坏, 无烧坏痕迹。因无备用品, 故现场拆除了合闸线圈, 拆除后即能手动合闸, 但380v备用电源自投装置不能投入运行。次日, 更换380v分段410断路器合闸线圈后, 410断路器分合正常, 恢复备用状态并投入380v备用电源自投装置。

(3) 2005年11月26日, 380v分段410断路器柜内有焦糊味。检查处理情况:380v分段410断路器合闸线圈已烧坏, 现场予以拆除。手动合闸5到10分钟后, 断路器自动跳闸。经厂家多方查找仍未查明原因, 断路器暂时不能投入运行。后经更换合闸线圈, 410断路器可以投入运行, 但备自投装置暂时没有投入运行, 要求值班人员加强运行观察。

(4) 2005年12月12日, 380v分段410断路器柜内有焦糊味。检查处理情况:更换380v分段410断路器合闸线圈, 410断路器恢复备用。经深入分析, 怀疑备自投装置接线有问题, 需重新设计方案, 故拆除410断路器备自投装置。

(5) 2006年2月11日, 2号站变402断路器壳体破裂。检查处理情况:因断路器壳体破裂, 无法投入运行, 须更换。后经厂家拆开断路器检查, 发现402断路器触头变形, 更换触头后, 断路器分、合正常。

(6) 2006年3月3日, 380v分段410断路器自动跳闸, 智能控制器上无任何异常显示。检查处理情况:410断路器无故跳闸, 由于无故障记录, 无法查证, 建议厂家对其智能控制器进行测试。后厂家总工现场检查, 长延时824安, 跳闸时间0.18秒, 无其他查阅资料, 初步判断可能为过流保护动作, 智能控制器无显示, 估计为断路器在运行中自动脱扣。更换该断路器的脱扣器后投入使用。经研究后决定, 将410断路器本体与402断路器本体对换运行位置, 断路器投入运行, 要求值班人员加强运行监视。

(7) 2006年5月14日, 402断路器不能电动分、合闸。检查处理情况:402断路器电动不能进行分、合闸操作, 是由于机构内部接线脱落造成。恢复接线, 电动拉、合正常, 投入运行。

(8) 2006年9月5日, 380v分段410 (原402) 断路器柜内有焦糊味。检查处理情况:410断路器合闸线圈已烧坏, 更换合闸线圈后, 410断路器恢复正常。

(9) 2006年10月16日, 402 (原410) 断路器自动跳闸, 智能控制器上无任何异常显示。检查处理情况:402断路器自动跳闸原因不明, 更换分励脱扣器, 要求值班人员加强运行监视。需厂家作进一步检查。

(10) 2006年12月10日, 402断路器 (原410断路器) 在运行中无故跳闸, 智能控制器上无任何异常显示。

检查处理情况:经运行、检修、安装、厂家人员共同查找, 初步判断跳闸原因为断路器保护模块问题, 导致0.1秒内接地电流4221安时无保护动作, 需要更换电脑智能控制器。经研究后决定, 暂时关闭410断路器Ir4脱扣动作 (仅报警不脱扣) 。经更换电脑智能控制器后, MA40智能型万能式断路器正常运行至今。

3 设备故障发生的原因分析

(1) 从设备的故障及处理情况第1、6、9、10条中380v分段410断路器在运行中自动跳闸, 电脑智能控制器上无故障显示及保护动作等现象分析: (1) 保护动作造成断路器跳闸?故障时电脑智能控制器面板上无故障显示及保护动作情况, 按下清灯键后, 再按下故障检查键, 控制器上也没有上次故障状态及故障电流或时间显示。后来, 设备厂家总工亲自到现场检查, 通过专门的仪器调出了故障电流和时间, 但仍无保护动作情况, 智能控制器测试正常。初步判定智能控制器完好, 回路无接地、过电流等故障, 断路器自动分闸与保护动作无关。 (2) 值班人员误碰、误操作断路器?故障时运行值班人员在控制室内监盘, 380v站用变室内无人, 不会造成误碰断路器跳闸;因变电站内自动化设备原因, 380v断路器未接入远方操作系统中, 故值班人员不会造成误拉断路器的操作。初步判断值班人员不可能造成误碰、误操作断路器。 (3) 合闸维持支架和分闸锁扣维持不住造成跳闸?检修人员将此断路器拆开后, 仔细检查了脱扣器完好, 现场合上410断路器运行正常。经供电局生计部同意, 将410断路器与402断路器更换后运行观察, 该断路器故障依然存在。供电局同意厂家要求, 更换脱扣器, 该断路器故障依然存在。 (4) 断路器电脑智能控制器故障, 造成断路器跳闸?在410断路器屡屡自动跳闸情况下, 经采取更换设备运行位置、更换脱扣器等一系列措施后, 运行、检修、施工单位及设备厂家人员一致认为, 断路器电脑智能控制器本身存在不足, 但具体原因不明, 应更换智能控制器。2007年更换断路器电脑智能控制器后, 断路器在运行中再未出现自动跳闸的现象。

(2) 从设备的故障及处理情况第2、3、4、8条, 380v分段410断路器手动、自动均合不上或410断路器柜内有焦糊味分析: (1) 410断路器操作回路电压是否正常、是否已储能?检查控制室内直流馈电屏上410路操作电源正常, 断路器面板上储能正常;当断路器控制面板上储能指示为“0”, 不能电动储能时, 上下扳动面罩上的手柄七次后, 面板显示“储能”, 并听到“咔嗒”一声, 即储能结束, 使其断路器储能正常, 但此故障仍未消除。 (2) 410断路器所处的位置不正确?抽屉断路器有“连接”、“试验”、“分离”三个工作位置, 当处于“连接”位置时, 主回路和二次回路均接通, 可进行断路器分、合操作;当处于“试验”位置时, 主回路断开, 并有绝缘隔离板隔开, 仅二次回路接通, 可进行一些必要的动作试验;当处于“分离”位置时, 主回路与二次回路全部断开。断路器只有在连接位置或试验位置才能进行分合操作, 而在连接与试验的中间位置, 断路器禁止进行合闸操作。由于MA40智能型万能式断路器设计缺陷, 操作把手与断路器操作口接触面为六角形, 值班人员只能靠感觉将把手插入断路器操作口, 经常造成接触不良, 使断路器无法完全推至“连接”位置。 (3) 断路器故障跳闸后, 未按下复归按钮就进行断路器的合闸操作, 引起合闸线圈烧毁。断路器故障跳闸或因电脑智能控制器故障造成跳闸后, 由于复位按钮较小, 值班人员又不熟悉设备, 经常未及时按下复归按钮就操作断路器。而该断路器脱扣后如果要再次合上断路器, 需将复归按钮按下, 否则断路器不能合闸, 此时如远方操作或按合闸按钮合断路器, 合闸线圈长时间带电, 将会烧毁合闸线圈。 (4) 断路器合闸线圈绝缘不良损坏或值班人员运行操作不当烧毁合闸线圈。由于该断路器三对常开接点已被使用, 后来施工单位加装的380v备用电源自投装置设计无法满足现场要求, 施工单位力求交差, 就使用了401和402断路器的常闭接点。当401 (或402) 断路器跳闸时, 380v备自投装置立即向410断路器发出合闸脉冲, 由于401 (或402) 断路器跳闸后常闭接点已闭合, 导致410断路器合闸线圈因长时间带电而烧毁。合闸线圈烧毁后断路器将无法电动合闸, 只能按下控制器面板上的复归按钮后, 手动合上断路器。

(3) 从设备的故障及处理情况第5、7条中, 2号站变402断路器壳体破裂、402断路器不能电动分闸缺陷来分析。

402断路器壳体破裂是由于施工单位的安装质量问题, 厂家要求断路器安装时, 其底座应垂直于水平位置, 并用M10螺钉固定。而该断路器外壳与断路器本体不在同一水平, 外壳与断路器本体之间有较大的角度, 加之值班人员操作时用力过猛, 导致断路器壳体破裂。402断路器电动不能分闸是由于产品质量问题, 断路器机构内部接线老化、脱落。经恢复接线后, 电动拉、合断路器正常。

4 保证设备安全运行的防范措施

(1) 设备安装与调整, 要求施工单位应做到以下方面: (1) 安装前先以500v兆欧表检查断路器的绝缘电阻, 若不合格则应先烘干, 待绝缘电阻达到要求后方可使用。 (2) 安装时对断路器进行可靠的保护接地, 接地处有明显的接地标记。断路器安装底座应垂直于水平位置, 并用M10螺钉固定;有联动连杆的拐臂应在同一水平面上, 拐臂角度一致。电气连接要正确可靠。 (3) 安装完毕后的有关操作试验, 按有关接线图接线后, 在主电路通电前 (断路器处在“试验”位置) 应检查欠电压, 分励脱扣器及闭合电磁铁, 电动操作电压是否相符。上下扳动面罩上的手柄七次后, 面板显示“储能”, 并听到“咔嗒”一声, 即储能结束, 按动“1”按钮或合闸电磁铁通电, 断路器可靠闭合, 扳动手柄能再次储能;将电动机上的插头插入辅助断路器上, 电动机通电操作至面罩显示“储能”, 并伴随“咔嗒”一声, 电动机自动断电, 按动“1”按钮或合闸电磁铁通电, 断路器可靠闭合;断路器闭合后, 无论用欠电压、分励脱扣器或面罩上的“0”按钮, 智能控制器的脱扣器试验均应使断路器断开。

(2) MA40断路器设备验收时, 应组织专人验收小组, 按照站内主变、高压断路器、互感器等主设备一起验收, 验收不合格者不予投入运行。值班人员验收时, 应检查设备固定牢固, 外表清洁完整;电气连接应可靠且接触良好;断路器与其操动机构的联动应正常, 无卡堵;断路器分、合闸指示应正确;断路器辅助断路器动作应准确可靠, 接点无电弧烧损;绝缘部件、瓷件应完整无损;油漆应完整, 标志正确, 接地良好等。在验收时, 施工单位应提交下列资料和文件:变更设计的证明文件;制造厂提供的产品说明书、试验记录、合格证件及安装图纸等技术文件;安装技术记录 (由相关人员做在站内一次修试记录和继电保护记录上) ;调整试验记录;备品、备件清单。变电站值班员还应现场检查有关操作试验正确。

(3) 重新组织设计、运行、检修对本站380v备用电源自动投入装置进行专题研究。要求必须当401 (402) 断路器其中一个因某种原因停电时, 410断路器可靠自动投入继续供电, 保证380v1、2号母线电源供电正常。经现场查勘实际情况后, 最后确定在380v进线401、402断路器回路各加装一个电流互感器, 用来检测401 (或402) 回路电流情况;再在380v1、2段母线上各加装一个电压互感器, 用来检测380v1、2段母线电压。安装调试PSP64微机380v备用电源自动投入装置一套, 更换断路器ST40-M智能控制面板一套, 同时将自动化设备接入并调试正确。

(4) 及时编写本站380v备自投装置现场规程, 组织站内人员及时学习, 熟悉本装置的正常运行方式, 保护装置的正常运行状态, 保护装置工作原理, 备自投装置启、停用程序, 以及哪些情况下应停用备自投装置, 要求值班人员必须考试合格。

由于该220千伏变电站时值新投, 且MA40智能型万能式断路器在其他变电站内尚无运行经验, 运行人员对设备的结构、正常工作条件、技术数据、性能及运行注意事项不熟悉;安装、检修人员对设备内部结构、安装施工要求不了解, 对技术数据、智能控制器中保护等的整定参数不清楚, 设备的运行管理和维护在摸索中进行;设备厂家在设计中也存在一些不足。这些因素都给设备的安全运行带来了许多隐患, 导致设备在运行初期经常出现故障或异常。从本站MA40智能型万能式断路器发生故障、查找故障的过程来看, 设备厂家、安装单位、检修单位及变电设备运行人员都应具备过硬的查找故障、分析故障的能力, 同时各方面对设备故障要本着实事求是的态度、要有团结协作的精神, 以适应日益复杂的设备运行和维护工作的需要。

摘要：本文结合某220千伏变电站380伏站用变进线及分段断路器, 阐述MA40智能型万能式断路器在运行中出现的故障和异常, 经基建部、运行、检修、安装及设备厂家共同查找原因, 分析存在的问题, 针对问题制订改进措施, 最终消除设备隐患, 保证设备的安全、稳定运行。

关键词：断路器,故障,分析,防范措施