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  • 發布時間:2021-09-08 16:15 原文鏈接: 斷路器的發展狀況及故障處理

      發展狀況

      世界上最早的斷路器產生于1885年,它是一種刀開頭和過電流脫扣器的組合。1905年,具有自由脫扣裝置的空氣斷路器誕生。1930年以來,隨著科技的進步,電弧原理的發現和各種滅弧裝置的發明,逐漸形成了目前的機構。50年代末,由于電子元件的興起,又產生了電子脫扣器,到了今天,由于單片機的普及又有了智能型斷路器的問世。

      常見的有低壓斷路器和真空斷路器:

      低壓斷路器是用于交流電壓1200V,直流電壓1500V的電路中起通斷、控制或保護等作用的電器。低壓斷路器是電器工業的重要組成部分,在機械行業中是基礎配套件,在配電系統中低壓成套開關設備主要由各種低壓斷路器元件構成,低壓斷路器的功能及性能對低壓成套開關設備起著至關重要的作用。發電設備所發出電能的80%以上是通過低壓斷路器分配使用的。每增加1萬kW發電設備,約需2萬件左右的各類低壓斷路器與之配套。在工業自動化系統中,也需要由低壓斷路器構成的各種控制屏、控制臺、控制器等產品。中國低壓斷路器行業自1949午后,是在一些修理、裝配簡單電器工廠的基礎上逐步發展成能獨立設計、生產的行業,到1979共有生產企業600多家,經過1985~1986年、1990~1991年兩個發展高峰,1995年低壓斷路器行業已有生產企業約1500家。

      中國低壓斷路器制造企業主要集中在北京、天津、遼寧、上海、江蘇、浙江、廣東等地,在促進國民經濟發展的同時,也暴露出許多問題。主要有以下兩點:

      1.企業規模偏小,且數量過多。目前中國低壓斷路器生產企業中,年銷售收入和總資產均在5億元以上的大型企業只有2~4家,絕大多數都是中小企業,導致企業缺乏規模經濟和競爭力;而且中國低壓斷路器生產企業由建國初期發展到現今的1500多家,企業數量過多,導致經濟資源過于分散,缺乏整體創新動力,導致生產效率、經濟效益和市場競爭力不高。

      2.區域結構趨同,重復建設嚴重。中國低壓電器行業由于盲目上項目、鋪攤子,地區產業趨同化現象嚴重,低水平重復建設,造成產品生產過剩、能源、原材料利用率低、經濟效益低下以及地區保護、惡性競爭等后果。

      真空斷路器技術的進步,真空斷路器技術的進步表現在大容量化、低過電壓化、智能化和小型化。而這一進步又是由于真空技術、滅弧室技術的發展及采用新工藝、新材料及新操動技術的結果。據發明者介紹,這種技術除了可以作為傳統電機技術的替代技術以外,還將為直流電機拓展更為廣闊的發展和應用空間。如開發大容量直流電機代替高壓直流輸電網供電的交流同步發電機和換流站設備,不僅可以節省大量換流站的建設費用,還可大幅度降低變電損耗。

      今后斷路器會向著專用型、多功能、低過電壓、智能化等方向發展。

      故障處理

      “拒合”故障的判斷和處理

      發生“拒合”情況,基本上是在合閘操作和重合閘過程中。此種故障危害性較大,例如在事故情況下要求緊急投入備用電源時,如果備用電源斷路器拒絕合閘,則會擴大事故。判斷斷路器“拒合”的原因及處理方法一般可以分三步。

      1)檢查前一次拒絕合閘是否因操作不當引起(如控制開關放手太快等),用控制開關再重新合一次。

      2)若合閘仍不成功,檢查電氣回路各部位情況,以確定電氣回路是否有故障。檢查項目是:合閘控制電源是否正常;合閘控制回路熔斷器和合閘回路熔斷器是否良好;合閘接觸器的觸點是否正常;將控制開關扳至“合閘時”位置,看合閘鐵芯動作是否正常。

      3)如果電氣回路正常,斷路器仍不能合閘,則說明為機械方面故障,應停用斷路器,報告調度安排檢修處理。

      經過以上初步檢查,可判定是電氣方面,還是機械方面的故障。常見的電氣回路故障和機械方面的故障分別敘述如下。

      1、電氣方面常見的故障

      若合閘操作前紅、綠燈均不亮,說明無控制電源或控制回路有斷線現象。可檢查控制電源和整個控制回路上的元件是否正常,如:操作電壓是否正常,熔斷器是否熔斷,防跳繼電器是否正常,斷路器輔助接點接觸是否良好等。

      當操作合閘后綠燈閃光,而紅燈不亮,儀表無指示,喇叭響,斷路器機械分、合閘位置指示器仍在分閘位置,則說明操作手柄位置和斷路器的位置不對應,斷路器未合上。其常見的原因有:合閘回路熔斷器熔斷或接觸不良;合閘接觸器未動作;合閘線圈發生故障。

      當操作斷路器合閘后,綠燈熄滅,紅燈瞬時明亮后又熄滅,綠燈又閃光且有喇叭響,說明斷路器合上后又自動跳閘。其原因可能是斷路器合在故障線路上造成保護動作跳閘或斷路器機械故障不能使斷路器保持在合閘狀態。

      若操作合閘后綠燈閃光或熄滅,紅燈不亮,但表計有指示,機械分、合閘位置指示器在合閘位置,說明斷路器已經合上。可能的原因是斷路器輔助接點接觸不良,例如常閉接點未斷開,常開接點未合上,致使綠燈閃光和紅燈不亮;還可能是合閘回路斷線或合閘紅燈燒壞。

      操作手把返回過早。

      操作電壓過低,電壓為額定電壓的80%以下。

      2、機械方面常見的故障

      1)傳動機構連桿松動脫落。

      2)合閘鐵芯卡澀。

      3)斷路器分閘后機構未復歸到預合位置。

      4)跳閘機構脫扣。

      5)合閘電磁鐵動作電壓過高,使掛鉤未能掛住。

      6)分閘連桿未復歸。

      7)機構卡死,連接部分軸銷脫落,使機構空合。

      8)有時斷路器合閘時多次連續做分合動作,此時系開關的輔助常閉接點打開過早。

      “拒分”故障的判斷與處理

      斷路器的“拒分”對系統安全運行威脅很大,當設備發生故障時,斷路器拒動,將會使電氣設備燒壞或越級跳閘而引起電源斷路器跳閘,使變配電所母線電壓消失,造成大面積停電。對“拒分”故障的處理方法如下:

      根據事故現象,判斷是否屬斷路器“拒分”事故。當出現表記全盤擺動,電壓表指示值顯著降低,回路光字牌亮,信號掉牌顯示保護動作,則說明斷路器拒絕分閘。

      確定斷路器故障后,應立即手動拉閘。當尚未判明故障斷路器之前而主變壓器電源總斷路器電流表指示值碰足,異常聲響強烈,應先拉開電源總斷路器,以防燒壞主變壓器。當上級后備保護動作造成停電時,若查明有分路保護動作,斷路器未跳閘,應拉開拒動的斷路器,恢復上級電源斷路器;若查明各分路開關均未動作(也可能是保護拒掉牌),則應檢查停電范圍內設備有無故障,若無故障應拉開所有分路斷路器,合上電源斷路器后,逐一試送各分路斷路器,當送到某一分路時電源斷路器又再跳閘,則可判明該斷路器為故障(“拒分”)斷路器。這時不應再送該斷路器,但要恢復其他回路供電。

      在檢查“拒分”斷路器除屬可迅速排除的一般電氣故障(如控制電源電壓過低,或控制回路熔斷器接觸不良,熔絲熔斷等)外,對一時難以處理的電氣或機械性故障,均應聯系調度,作為停用、轉檢修處理。對斷路器“拒分”故障的分析判斷方法如下:

      1、檢查是否為跳閘電源的電壓過低所致。

      2、檢查跳閘回路是否完好,如果跳閘鐵芯動作良好而斷路器拒分,則說明是機械故障。

      3、如果電源良好,若鐵芯動作無力、鐵芯卡澀或線圈故障造成拒分,可能是電氣和機械方面同時存在故障。

      4、若操作電壓正常,操作后鐵芯不動,則很可能是電氣故障引起“拒分”。常見的電氣和機械方面的故障分別有:

      電氣方面原因有:控制回路熔斷器熔斷或跳閘回路各元件如控制開關觸點、斷路器操動機構輔助觸點、防跳繼電器和繼電保護跳閘回路等接觸不良;跳閘回路斷線或跳閘線圈燒壞;繼電保護整定值不正確;直流電壓過低,低于額定電壓的80%以下。

      機械方面原因有:跳閘鐵芯動作沖擊力不足,說明鐵芯可能卡澀或跳閘鐵芯脫落;觸頭發生焊接或機械卡澀,傳動部分故障(如銷子脫落等)。

      “誤分”故障的判斷和處理

      如果斷路器自動跳閘而繼電保護未動作,且在跳閘時系統無短路或其他異常現象,則說明斷路器“誤分”。對“誤分”的判斷和處理一般分以下三步進行。

      1、根據事故現象的特征,即在斷路器跳閘前表計、信號指示正常,跳閘后,綠燈連續閃光,紅燈熄滅,該斷路器回路的電流表及有功、無功表指示為零,則可判定屬“誤分”。

      2、檢查是否屬于因人員誤碰、誤操作,或受機械外力振動而引起的“誤分”,此時應排除開關故障原因,立即送電。

      3、若因為電氣或機械部分故障而不能立即送電,則應聯系調度將“誤分”斷路器停用轉檢修處理。常見的電氣和機械方面的故障分別有:

      電氣方面故障有:保護誤動作或整定值不當,或電流、電壓互感器回路故障;二次回路絕緣不良,直流系統發生兩點接地,使直流正、負電源接通,這相當于繼電保護動作,產生信號而引起跳閘。

      機械方面故障有:跳閘脫扣機構維持不住;定位螺桿調整不當,使拐臂三點過高;拖架彈簧變形,彈力不足;滾輪損壞;拖架坡度大、不正或滾輪在拖架上接觸面少。

      “誤合”故障的判斷和處理

      若斷路器未經操作自動合閘,則屬“誤合”故障。一般應按如下方法判斷處理。經檢查確認為未經合閘操作。若手柄處于“分后”位置,而紅燈連續閃光,表明斷路器已合閘,但屬“誤合”。此時應拉開誤合的斷路器。

      對“誤合”的斷路器,如果拉開后斷路器又再“誤合”,應取下合閘熔斷器,分別檢查電氣和機械方面的原因,聯系調度將斷路器停用轉檢修處理。“誤合”的原因可能有:

      1、直流回路中正、負兩點接地,使合閘控制回路接通。

      2、自動重合閘繼電器內某元件故障接通控制回路(如內部時間繼電器常開接點誤閉合),使斷路器合閘。

      3、合閘接觸器線圈電阻過小,且起動電壓偏低,當直流系統瞬間發生脈沖時,會引起斷路器誤合閘。

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