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摘要：PIX 12型10kV铠装移开式开关柜HVX 12型真空断路器的在经过较长时间使用后，偶尔出现断路器小车在“工作”位置状态时，小车位置指示辅助接点失灵，导致断路器无法正常合闸的操作缺陷，因无法通过直观手段及时有效的发现该问题，给操作人员分析和处理该缺陷增加了困难。本文通过对该型机构的研究和分析，结合存在的问题，提出改进方法，并在工作实际中加以改进和完善。
关键词：断路器小车；合闸回路；工作位置接点“S9”； TWJ跳闸位置继电器
引言
220kV XX变电站自1994年11月投入运行，投产初期10kV开关柜均采用传统带两侧刀闸形式，由于运行年限较长，自2007年开始，220kVXX变电站开始对原有10kV配电设备实施更换改造，将传统旧式10kV开关柜更换为AREVA公司PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜，PIX 12型开关柜配有AREVA公司的HVX 12型抽出式真空断路器。
该型断路器有以下优点：
1、 采用PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜因其具有操作简单，状态转换快速。
2、 PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜机械闭锁相对可靠。
3、 在额定短时耐受电流的工况下，开关柜峰值耐受电流高达100kA，直流分量达到40%，额定短路电流开断次数高达100次，目前在国际同类产品中处于领先地位。
4、 PIX12主要运用于三相交流50Hz，额定电压至12kV，额定电流至40kA/4000A单母线及单母线分段系统中，作为接受和分配电能的户内铠装移开式交的部位均采用折弯扣接结构，大大提高了柜体的抗内部电弧故障能力。
5、 骨架造型美观，结构合理，能可靠地承受机械、电气和热应力，变形量极小，为开关柜良好的电气性能提供了可靠保证。
6、 断路器采用中置式安装，重量由开关柜侧板承担，对地基的平整度要求较低，灵巧的多功能断路器手车运输托架。
7、 使手车进出柜体方便可靠，无任何卡滞现象，同类型手车互换率可达100%。
8、 不需打开手车室门，在柜外即可进行断路器的分合闸操作；操作机构手动储能以及手车从试验位置到运行位置间运动的操作；操作省力、平稳、提供了有效的人身安全保障。
基于以上优点，该型开关柜在我公司各等级变电站开关柜设备中陆续得到了广泛应用。
一、PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜运行中存在的问题
基于PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜的上述优点，在公司各等级变电站开关柜设备中陆续得到广泛应用后，通常在投运初期确实表现好良好，但是随着运行时间的推移，部分断路器经常出现不能正常合闸的异常现象，且故障出现时没有发现任何异常状况，监控回路无异常告警，监控无异常信号发出。例如：出现故障较多的220kV XX变电站，多台电容器组开关柜操作时，断路器小车摇到“工作”位置后，此时断路器不时出现不能正常合闸的现象。
因此本文作者结合生产实际和经验，开展了针对上述问题研究，以便排除设备隐患，降低PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜的故障率，提高其操作效率。
以220kV XX变电站出现故障较多的同时期同批次投产的多台电容器组开关柜操作数据进行分析和实验性操作后，发现：
1、 断路器小车摇到“工作”位置后，此时断路器将较大机率出现不能正常合闸的现象。出现不能正常合闸的机率高达到40%以上。
2、 断路器小车在“试验”位置时，断路器均能正常合闸操作。
为什么断路器小车处在“工作”位置后就不能正常合闸，而且也没有“控制回路断线”等异常信号发出？而且是在送电过程中，由实验位置推至工作位置后就不能合闸了呢？在实验及检修位置该开关却又完全可以分合闸操作。本文作者主要针对上述问题开展研究。
二、原因分析
基于对PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜上述情况的分析，由于出现问题时，该型开关柜所在站的回路监控系统及站端后台均没有异常信号的发出，无法准确判断出问题的大概位置。因此需要对该型开关柜的一次结构和相关控制、闭锁回路进行现场检查、深入分析和研究。
10kV馈线没有转为检修状态前（断路器小车在“工作”位置），断路器可以进行正常合闸，当10kV馈线转为检修状态时（断路器小车在“试验”位置），断路器也能进行正常合闸，当10kV馈线转为冷备用状态，断路器小车在“试验”位置时，断路器也能正常合闸操作。因此以上情况不需要进行合闸回路的排查。只有在10kV馈线复电时，断路器小车摇到“工作”位置后，此时断路器将较大机率出现不能正常合闸的现象。因此在进行数次复电操作后出现不能合闸情况时我们结合PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜开关的控制回路图进行了如下排查工作：
1、PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜真空开关不能合闸操作的控制回路分析
对照PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜控制回路图（见附图1）。
利用万用表对回路各元件进行了现场排查，当检查到PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车位置指示辅助接点--“工作”位置接点“S9 1-2”时，发现“S9” 1端子上没有直流负电压，而“S9”2端子带有直流负电压。此时，断路器小车处在“工作”位置，从而发现“S9 1-2”接点并没有实际接通，检查二次回路其余部分没有发现其它异常。
附图1：PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜开关柜控制回路图
（2）初步分析，断路器合闸回路加入断路器小车“工作”和“试验”位置指示常开接点，起到闭锁断路器分合的作用，是防止断路器小车在移动操作过程中，断路器出现分合闸情况，避免造成带负荷摇出摇入断路器小车的恶性误操作事故。因此判断断路器小车在“工作”位置时，其常开接点接触出现问题，导致断路器的合闸回路没有接通，无法成功进行合闸操作。 考虑到该位置接点在开关柜内，在将断路器小车移到“检修”位置后再作检查，当手按“S9 1—2”接点，测量其接点，发现接触良好。既然接点接触良好，那么问题竟然出在那里呢？经过现场仔细查看，发现接点闭合与断路器小车位置指示底板压迫接点有关。
（3）检查断路器小车断路器小车位置指示底板，发现此底板材质为工程塑料，取出查看时底板已有轻微变形，变形部位刚好在压迫“工作”接点的位置，最终发现了导致“工作”接点接触不良的真正原因。
对于指示底板变形的原因，经过现场分析，判断由于断路器小车自重约120kg，断路器小车处在“工作”位置时，底板处于开关柜偏左的位置，压迫位于底板右边的“工作”位置接点，当底板接触接点后，承受了断路器小车一部分重量，加上整个底板具有一定长度且受力不均匀，在长期挤压作用下导致底板变形，并且在断路器小车移动轨迹中，存在虚位较大，致使底板变形加剧，而且该底板材质较为松软单薄。因此底板变形导致断路器小车“工作”位置“S9”接点接触不良。
（4）为何在投运前传动操作中没能发现上述问题？
结合投运后相关运行记录分析，发现在投运3个月后才陆续出现上述问题，投运初期并没有发生类似情况。所以可以判断PIX 12型开关柜在投运一段时间后，由于断路器小车自重作用，导致断路器小车位置指示底板受压变形，造成断路器小车在“工作”位置时，断路器不能正常合闸的现象，因此可以断定断路器小车位置指示底板在运行一定时间后才会出现变形，才会出现影响断路器正常合闸操作的异常现象。
2、PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车“工作”位置接点失灵，没有控制回路断线信号发出的原因分析
查看PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器保护信号回路图，正常情况下，断路器处于分、合闸位置，NSA3111R型保护装置中“TWJ”和“HWJ”必有一个带电，状态为1，如状态都为0，则代表回路出现异常。因此，控制回路断线信号的发出是“HWJ”常闭接点与“TWJ”常闭接点同时闭合的结果。现场保护控制回路中（见附图2），“TWJ”位置继电器闭合回路中没有引入断路器小车“工作”位置接点，所以断路器在分闸位置、断路器小车在“工作”位置时，“S9”工作位置接点不通的情况下，保护装置没有发出“控制回路断线”告警信号，使运行人员无法通过直观手段进行有效监控。
附图2：PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜保护装置控制回路图
三、解决办法
1、针对PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车底板变形问题，经过现场讨论及深入分析，提出了3个解决方案：
方案一：将PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车底板取下，用医用胶布将底板上各个“工作”、“试验”位置进行粘贴。此方案存在以下缺点：
a） 如果单个接点粘贴的话，会造底板不平衡，压力不均匀，使其它接点发生接触不良。
b） 使用医用胶布处理时，必须反复粘贴试验，采用多层医用胶布，才能使底板达到最好的压迫效果
虽然存在上述缺点，但在生产实际中，在保证安全的前提下，为尽可能先满足供电的可靠性的情况下，却是最为有效的应急处理方法。
方案二：与PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜生产商AREVA公司联系，反馈底板质量问题，要求改进底板材质或加厚底板，保证底板在受压后不能出现变形，并安排统一更换，这是最为理想的处理方法。
上述方法应该可以一劳永逸的解决上述问题，缺点是时间久，相关流程及商业合同繁琐，短期内不易实现。应列为长期解决方案。但在新设备采购时，可以作为合同条款，提出要求。
方案三：对整个PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车位置指示进行改造，改用旋转底盘和相应位置接点。
这是最为可靠的处理方法，但改造工作复杂，而且资金投入大。
为了保证快速复电，在实际处理中我们均采用方案1应急处理，再收集相关信息与厂商沟通，反映设备存在问题。通过不断的信息收集和有效沟通，厂商终于生产出改进型底板，并逐一更换。此后同类型的断路器操作中均能正常合闸，彻底消除了断路器小车位置指示接点失灵问题。
2、针对“工作”位置接点失灵无法有效监控，提出改进建议：
针对断路器小车“工作”位置接点失灵，没有“控制回路断线信号”发出的问题，建议在控制回路断线信号“TWJ”回路中引入断路器小车位置指示接点“S9”、“S8”，以保证断路器在分闸状态、断路器小车在“工作”或“试验”位置时，断路器小车位置指示接点“S9”或“S8”出现失灵后，断路器能快速直观地发出“控制回路断线”信号，使运行人员能够借助直观的告警信号，准确快速地处理故障，提高操作效率，缩短停电时间。
四、结束语
通过对HVX 12型真空断路器操作存在问题的分析，提出整改措施和解决方案，有效解决了断路器不能正常合闸问题。通过厂商对产品升级改造，未再出现同类问题，使设备运维可靠性得到进一步提高。
参考文献
[1]叶子.10kV开关柜电气故障分析与处理.企业技术开发第30卷，第21期.2011.11.
[2]隋振有、宋立新.《配电实用技术》.中国电力出版社2006
[3]《电工技术手册》，日本电气学会，1984年8月
[4]任红春. 10kV开关柜电气故障分析 《电工技术》，2009年05期
[5]周榕林 10kV开关柜常见质量缺陷及改进对策 《机电信息》，2012， （24）
关键词：断路器小车；合闸回路；工作位置接点“S9”； TWJ跳闸位置继电器
引言
220kV XX变电站自1994年11月投入运行，投产初期10kV开关柜均采用传统带两侧刀闸形式，由于运行年限较长，自2007年开始，220kVXX变电站开始对原有10kV配电设备实施更换改造，将传统旧式10kV开关柜更换为AREVA公司PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜，PIX 12型开关柜配有AREVA公司的HVX 12型抽出式真空断路器。
该型断路器有以下优点：
1、 采用PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜因其具有操作简单，状态转换快速。
2、 PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜机械闭锁相对可靠。
3、 在额定短时耐受电流的工况下，开关柜峰值耐受电流高达100kA，直流分量达到40%，额定短路电流开断次数高达100次，目前在国际同类产品中处于领先地位。
4、 PIX12主要运用于三相交流50Hz，额定电压至12kV，额定电流至40kA/4000A单母线及单母线分段系统中，作为接受和分配电能的户内铠装移开式交的部位均采用折弯扣接结构，大大提高了柜体的抗内部电弧故障能力。
5、 骨架造型美观，结构合理，能可靠地承受机械、电气和热应力，变形量极小，为开关柜良好的电气性能提供了可靠保证。
6、 断路器采用中置式安装，重量由开关柜侧板承担，对地基的平整度要求较低，灵巧的多功能断路器手车运输托架。
7、 使手车进出柜体方便可靠，无任何卡滞现象，同类型手车互换率可达100%。
8、 不需打开手车室门，在柜外即可进行断路器的分合闸操作；操作机构手动储能以及手车从试验位置到运行位置间运动的操作；操作省力、平稳、提供了有效的人身安全保障。
基于以上优点，该型开关柜在我公司各等级变电站开关柜设备中陆续得到了广泛应用。
一、PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜运行中存在的问题
基于PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜的上述优点，在公司各等级变电站开关柜设备中陆续得到广泛应用后，通常在投运初期确实表现好良好，但是随着运行时间的推移，部分断路器经常出现不能正常合闸的异常现象，且故障出现时没有发现任何异常状况，监控回路无异常告警，监控无异常信号发出。例如：出现故障较多的220kV XX变电站，多台电容器组开关柜操作时，断路器小车摇到“工作”位置后，此时断路器不时出现不能正常合闸的现象。
因此本文作者结合生产实际和经验，开展了针对上述问题研究，以便排除设备隐患，降低PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜的故障率，提高其操作效率。
以220kV XX变电站出现故障较多的同时期同批次投产的多台电容器组开关柜操作数据进行分析和实验性操作后，发现：
1、 断路器小车摇到“工作”位置后，此时断路器将较大机率出现不能正常合闸的现象。出现不能正常合闸的机率高达到40%以上。
2、 断路器小车在“试验”位置时，断路器均能正常合闸操作。
为什么断路器小车处在“工作”位置后就不能正常合闸，而且也没有“控制回路断线”等异常信号发出？而且是在送电过程中，由实验位置推至工作位置后就不能合闸了呢？在实验及检修位置该开关却又完全可以分合闸操作。本文作者主要针对上述问题开展研究。
二、原因分析
基于对PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜上述情况的分析，由于出现问题时，该型开关柜所在站的回路监控系统及站端后台均没有异常信号的发出，无法准确判断出问题的大概位置。因此需要对该型开关柜的一次结构和相关控制、闭锁回路进行现场检查、深入分析和研究。
10kV馈线没有转为检修状态前（断路器小车在“工作”位置），断路器可以进行正常合闸，当10kV馈线转为检修状态时（断路器小车在“试验”位置），断路器也能进行正常合闸，当10kV馈线转为冷备用状态，断路器小车在“试验”位置时，断路器也能正常合闸操作。因此以上情况不需要进行合闸回路的排查。只有在10kV馈线复电时，断路器小车摇到“工作”位置后，此时断路器将较大机率出现不能正常合闸的现象。因此在进行数次复电操作后出现不能合闸情况时我们结合PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜开关的控制回路图进行了如下排查工作：
1、PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜真空开关不能合闸操作的控制回路分析
对照PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜控制回路图（见附图1）。
利用万用表对回路各元件进行了现场排查，当检查到PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车位置指示辅助接点--“工作”位置接点“S9 1-2”时，发现“S9” 1端子上没有直流负电压，而“S9”2端子带有直流负电压。此时，断路器小车处在“工作”位置，从而发现“S9 1-2”接点并没有实际接通，检查二次回路其余部分没有发现其它异常。
附图1：PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜开关柜控制回路图
（2）初步分析，断路器合闸回路加入断路器小车“工作”和“试验”位置指示常开接点，起到闭锁断路器分合的作用，是防止断路器小车在移动操作过程中，断路器出现分合闸情况，避免造成带负荷摇出摇入断路器小车的恶性误操作事故。因此判断断路器小车在“工作”位置时，其常开接点接触出现问题，导致断路器的合闸回路没有接通，无法成功进行合闸操作。 考虑到该位置接点在开关柜内，在将断路器小车移到“检修”位置后再作检查，当手按“S9 1—2”接点，测量其接点，发现接触良好。既然接点接触良好，那么问题竟然出在那里呢？经过现场仔细查看，发现接点闭合与断路器小车位置指示底板压迫接点有关。
（3）检查断路器小车断路器小车位置指示底板，发现此底板材质为工程塑料，取出查看时底板已有轻微变形，变形部位刚好在压迫“工作”接点的位置，最终发现了导致“工作”接点接触不良的真正原因。
对于指示底板变形的原因，经过现场分析，判断由于断路器小车自重约120kg，断路器小车处在“工作”位置时，底板处于开关柜偏左的位置，压迫位于底板右边的“工作”位置接点，当底板接触接点后，承受了断路器小车一部分重量，加上整个底板具有一定长度且受力不均匀，在长期挤压作用下导致底板变形，并且在断路器小车移动轨迹中，存在虚位较大，致使底板变形加剧，而且该底板材质较为松软单薄。因此底板变形导致断路器小车“工作”位置“S9”接点接触不良。
（4）为何在投运前传动操作中没能发现上述问题？
结合投运后相关运行记录分析，发现在投运3个月后才陆续出现上述问题，投运初期并没有发生类似情况。所以可以判断PIX 12型开关柜在投运一段时间后，由于断路器小车自重作用，导致断路器小车位置指示底板受压变形，造成断路器小车在“工作”位置时，断路器不能正常合闸的现象，因此可以断定断路器小车位置指示底板在运行一定时间后才会出现变形，才会出现影响断路器正常合闸操作的异常现象。
2、PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车“工作”位置接点失灵，没有控制回路断线信号发出的原因分析
查看PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器保护信号回路图，正常情况下，断路器处于分、合闸位置，NSA3111R型保护装置中“TWJ”和“HWJ”必有一个带电，状态为1，如状态都为0，则代表回路出现异常。因此，控制回路断线信号的发出是“HWJ”常闭接点与“TWJ”常闭接点同时闭合的结果。现场保护控制回路中（见附图2），“TWJ”位置继电器闭合回路中没有引入断路器小车“工作”位置接点，所以断路器在分闸位置、断路器小车在“工作”位置时，“S9”工作位置接点不通的情况下，保护装置没有发出“控制回路断线”告警信号，使运行人员无法通过直观手段进行有效监控。
附图2：PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜保护装置控制回路图
三、解决办法
1、针对PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车底板变形问题，经过现场讨论及深入分析，提出了3个解决方案：
方案一：将PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车底板取下，用医用胶布将底板上各个“工作”、“试验”位置进行粘贴。此方案存在以下缺点：
a） 如果单个接点粘贴的话，会造底板不平衡，压力不均匀，使其它接点发生接触不良。
b） 使用医用胶布处理时，必须反复粘贴试验，采用多层医用胶布，才能使底板达到最好的压迫效果
虽然存在上述缺点，但在生产实际中，在保证安全的前提下，为尽可能先满足供电的可靠性的情况下，却是最为有效的应急处理方法。
方案二：与PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜生产商AREVA公司联系，反馈底板质量问题，要求改进底板材质或加厚底板，保证底板在受压后不能出现变形，并安排统一更换，这是最为理想的处理方法。
上述方法应该可以一劳永逸的解决上述问题，缺点是时间久，相关流程及商业合同繁琐，短期内不易实现。应列为长期解决方案。但在新设备采购时，可以作为合同条款，提出要求。
方案三：对整个PIX 12型铠装移开式交流金属开关柜断路器小车位置指示进行改造，改用旋转底盘和相应位置接点。
这是最为可靠的处理方法，但改造工作复杂，而且资金投入大。
为了保证快速复电，在实际处理中我们均采用方案1应急处理，再收集相关信息与厂商沟通，反映设备存在问题。通过不断的信息收集和有效沟通，厂商终于生产出改进型底板，并逐一更换。此后同类型的断路器操作中均能正常合闸，彻底消除了断路器小车位置指示接点失灵问题。
2、针对“工作”位置接点失灵无法有效监控，提出改进建议：
针对断路器小车“工作”位置接点失灵，没有“控制回路断线信号”发出的问题，建议在控制回路断线信号“TWJ”回路中引入断路器小车位置指示接点“S9”、“S8”，以保证断路器在分闸状态、断路器小车在“工作”或“试验”位置时，断路器小车位置指示接点“S9”或“S8”出现失灵后，断路器能快速直观地发出“控制回路断线”信号，使运行人员能够借助直观的告警信号，准确快速地处理故障，提高操作效率，缩短停电时间。
四、结束语
通过对HVX 12型真空断路器操作存在问题的分析，提出整改措施和解决方案，有效解决了断路器不能正常合闸问题。通过厂商对产品升级改造，未再出现同类问题，使设备运维可靠性得到进一步提高。
参考文献
[1]叶子.10kV开关柜电气故障分析与处理.企业技术开发第30卷，第21期.2011.11.
[2]隋振有、宋立新.《配电实用技术》.中国电力出版社2006
[3]《电工技术手册》，日本电气学会，1984年8月
[4]任红春. 10kV开关柜电气故障分析 《电工技术》，2009年05期
[5]周榕林 10kV开关柜常见质量缺陷及改进对策 《机电信息》，2012， （24）