变电站10kV电容开关机构常见缺陷分析与处理

变电站10kV电容开关机构常见缺陷分析与处理
发布时间：2021-12-09T11:30:05.853Z 来源：《电力设备》2021年第9期作者：赵熙靖陈云浩王一[导读] 通过手动顺时针旋转来持续给合闸弹簧能量，直至储能完成，储能标记指向已储能位置，实现弹簧储能。

（云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱 665000）摘要：近年来，随着电网规模扩大，用户对电能质量要求不断增高，系统无功补偿动态需求高，对作为无功补偿设备的电容器组可靠运行要求越来越高。

在实际运行中，由于电容投切频繁，10kV电容开关受电网A VC自动控制系统控制，单台电容开关每天投切次数可达6次
以上，电容开关动作次数多，开关机构缺陷逐渐增多。

关键词：变电站；10kv；电容开关；缺陷
1 10kV开关机构原理
1.1机构储能
10kV开关机构储能方式分为电动储能及手动储能两种，均是通过拉伸合闸弹簧进行储能。

机构电动储能是通过储能回路给储能电机通电，电机转动带动弹簧储能，储能到位后，储能到位行程开关动作，切断储能电机电源，储能标记指向已储能位置，机构完成储能过程。

手动储能时，使用手动储能手柄插入储能孔中，通过手动顺时针旋转来持续给合闸弹簧能量，直至储能完成，储能标记指向已储能位置，实现弹簧储能。

10kV开关配备的弹簧储能机构工作机理为开关合闸后自动电动储能，即开关完成一次合闸后，机构自动进行电动储能，完成储能过程，并为下一次分合闸提供能量准备。

1.2合闸过程
10kV开关机构正常电动合闸操作是通过合闸控制回路实现。

在合闸控制回路中，S1为储能行程节点，S2为合闸闭锁节点，S3为开关位置节点，Y3为合闸线圈。

正常运行时，当开关在分闸位置，常闭辅助接点S3处于闭合状态；当开关在合闸位置，常闭辅助接点S3处于断开状态。

开关远方发合闸操作指令或就地进行合闸操作时，合闸控制回路导通，合闸线圈Y3带电动作。

1.3分闸过程
10kV开关合闸完成后其分闸回路常开辅助接点S4闭合，当10kV开关收到远方或就地分闸操作命令时，分闸控制回路导通，分闸线圈Y2带电动作，其衔铁撞击分闸装置动作使合闸保持掣子与半轴脱扣，分闸弹簧释放能量，带动主轴转动使灭弧室动静触头分离，从而实现开关分闸。

分闸过程后段，由分闸缓冲器吸收分闸过程剩余能量并限定分闸位置。

分闸过程完成后，辅助开关的常开辅助接点S4断开，常闭辅助接点S3重新闭合。

2 10kV开关机构常见缺陷原因分析及处理2.1机械故障原因分析及处理
10kV开关常见机械故障包括复位弹簧复归不到位导致合后即分故障及半轴卡滞导致拒分故障，具体原因分析及处理措施如下：（1）复位弹簧复归不到位导致合后即分故障原因分析
由10kV开关合闸原理可知，开关机构合闸成功的必要条件包括储能正常、合闸闭锁电磁铁正常需带电动作、合闸线圈能正常动作于合闸拨片，使半轴与储能保持掣子脱离咬合，使得合闸弹簧释放能量带动主轴转动完成合闸。

合闸过程完成后通过复位弹簧回弹力驱动合闸拨片复位，因复位弹簧在长期频繁动作后出现疲劳、变形损坏等，将导致合闸拨片复位不及时或不到位，储能保持掣子无法到位与储能到位滚轮进行有效咬合，机构脱扣导致合后即分，严重时机构将不停储能后又脱扣，造成电机过热损毁、机构齿轮盒损坏以及不停震动导致其他零部件松动等。

（2）半轴卡滞导致拒分故障原因分析
10kV开关分闸动作前，合闸保持掣子与半轴相互咬合扣接，当分闸线圈或手动分闸装置动作，半轴正常转动，带动半轴与合闸保持掣子脱扣，实现机构分闸。

当半轴两侧轴套有磨损或卡涩，将增大转动阻力导致半轴转动卡滞，无法分闸。

2.2控制回路断线缺陷原因分析及处理
造成10kV开关控制回路断线的原因包括分合闸线圈烧毁、合闸闭锁电磁铁缺陷、二次接线接触不良等，具体如下：
（1）分合闸线圈烧毁缺陷原因分析及处理
10kV开关的分合闸是利用给分合闸线圈带电后产生的电磁作用，把电能转化为机械能，使线圈的衔铁撞击分合闸操动机构，释放弹簧储存的能量达到开关分合闸的目的。

而在10kV开关机构缺陷中，分合闸线圈烧毁的缺陷率占比大，也是导致控制回路断线的主要因素之一。

（2）闭锁电磁铁缺陷原因分析及处理
10kV开关机构闭锁电磁铁包括合闸闭锁电磁铁及底盘闭锁电磁铁。

闭锁电磁铁的作用是防止操作人员误碰合闸回路造成事故或小车不到位合闸造成事故。

在合闸回路中串接了闭锁的常开辅助接点，只有合闸闭锁电磁铁带电，合闸回路才导通。

当开关操作电源空开未断开或合闸闭锁电磁铁衔铁运行时间长卡涩导致回路未断开，合闸闭锁电磁铁长时间带电发热将导致其线圈受损或融胶，将直接影响合闸回路的正常通断。

底盘闭锁电磁铁线圈烧坏将导致开关小车不能正常摇至工作位置，后台发控制回路断线故障信号。

出现闭锁电磁铁故障的处理措施是更换新的闭锁电磁铁并检查试验合格。

（3）机构二次接线接触不良缺陷原因分析及处理
10kV开关二次回路缺陷主要包括机构二次接线端子排接触不良，二次接线的紧固螺丝松动，分合闸线圈接线存在松动导致接触不良等，导致后台发控制回路断线信号。

开关机构尤其是电容开关机构动作频繁，长期工况带来的频繁震动易引起二次接线端子排固定座松动、接线排插扣接不牢，这些均是导致二次接线排松脱的常见缺陷。

在日常检修时需对二次接线接点做紧固检查，确保其可靠接触，有损坏则需及时更换配件。

分合闸线圈二次接头与控制回路接线压接头也容易因震动而松脱，尤其是分闸线圈为垂直摆置，如夹紧力不够且没有采取防松脱措施，长期运行后，易导致分闸线圈接线松动、脱落。

2.3储能缺陷原因分析及处理
10kV开关机构电动储能缺陷主要有储能不到位、机械故障导致无法储能及储能电机空转。

（1）储能不到位缺陷原因分析及处理
10kV开关储能回路中储能到位行程开关是一种限位开关，其常闭接点串接于电机控制回路，用于切除电机电源。

其位置调整不当将影响电机储能，该行程开关通过固定螺丝固定且固定螺孔存在较大虚位，长期运行时固定螺丝可能松动而引起行程开关发生移位导致过早切除电机电源，从而导致储能不到位。

因此，需检查确认储能行程开关接点切换是否正常，如储能正常则可通过上下方向调整行程开关位置至合适位置，恢复机构正常储能功能。

（2）机械故障导致无法储能缺陷原因分析及处理
10kV开关储能系统机械部分构成主要包括有储能电机、齿轮盒、传动链条、合闸弹簧等。

而常见缺陷主要是储能电机损坏、齿轮盒故障等将直接导致储能失败，造成开关无法正常分合闸。

在处理此类缺陷时，机构卸能确保可安全作业，然后由外往里逐个拆卸，一一检查各模块功能是否正常，存在损坏的则更换新的备品备件，因卡滞而转动不畅的则可加涂润滑剂进行维护，在机械转动部位可加涂润滑剂以确保转动部位顺畅。

（3）储能电机空转致烧毁缺陷原因分析及处理
若10kV开关控制储能电机转动的行程开关损坏或调节不到位，行程开关将不能起到相应的限位作用，致使在电机储能到位后，控制回路无法切断，电机一直空转，电机绕组将一直通电发热直至烧毁，伴随异味、冒烟等现象发生，储能到位指示灯不亮。

针对此类缺陷，须适当调整行程开关位置使其能够准确切换，如行程开关已损坏，应及时更换。

并进行5次以上储能测试，经测试正常方能投入运行。

3结论
本文对10kV开关常见缺陷危害与原因进行分析，提出了相应的运维处理措施，为变电检修人员提供了有效的指导，有益于提升检修人员的检修水平，同时，通过相应措施可降低10kV电容开关缺陷率，提高10kV电力系统供电可靠性。

参考文献
[1]孟晨旭，李新海，曾令诚，等.提高10kV电容开关运行可靠性运维策略研究与应用[J].电力设备管理，2019,12:29-30+44.
[2]吴贻坚.10kV断路器二次回路故障分析及处理措施[J].科技与创新，2016,22:155-156.。