西门子3WL断路器拉弧分析及预防_开题报告

图一：3WL断路器烧毁处

（二）行业内的导向框架式断路器的使用现状

通过了解浙江能源集团下属各发电企业所使用的框架式断路器情况，因断路器故障发生多起安全事件，主要以6KV以上高压断路器为主。其中几起事故因人为误操作及设备存在严重安全故障而导致人身伤亡事故。凤台发电厂至2008年8月投产以来，只发生一起导向框架式断路器断路器拉弧事故，虽然未造成人身伤亡，但造成设备损坏及影响设备的安全平稳运行，所以如何预防此类事件再次发生，具有一定的研究意义。

（三）目前国内外在断路器拉弧分析方面的研究现状

故障电弧的产生基本离不开以下两种情况，①沿着绝缘体部分导电表面；②产生于非常接近的2个电极。前者由于绝缘受损或碳化而形成电弧通道；后者由于2个电极之间的电流击穿某些绝缘介质[4]。断路器在使用过程中产生电弧的方式各式各样，情况各异。常见的断路器发生故障电弧以触头在短时间内频繁分合；触头接触不良；触头损伤或机械损坏造成触头之间无法完全接触；触头分开过程过慢为主。

触头在短时间内频繁分合主要由于控制回路逻辑设计不合理、直流的控制系统中被工频交流电介入或被干扰，主动的造成断路器频繁分合。秦山第二核电厂附加柴油机辅助电源断路器拉弧就是由于控制回路设计不合理，在极短的时间内使断路器分- 半合-分，使断路器触头拉弧[10]。此方式通过合理设计断路器的控制回路就能解决。很多发电企业断路器继电保护及其他自动控制装置都以直流控制为主，其中西柏坡发电厂就由于直流系统中穿入交流电从而造成继电保护介入，使断路器误跳[11]。如果此时控制系统内存在合闸指令，就会让断路器进行频繁分合闸。其中处理方式为单一的更换大功率重动继电器并不能完全解决该问题。首先发电企业电缆敷设要求是强弱电分开走线，对低压控制线采用屏蔽线并单点等电位接地[12]，按此设计能尽量避免直流电的干扰。其次按照实际情况在控制回路加装抗干扰电子设备[13]。以上结合能更加有效的提高控制回路的稳定性。所以在断路器的合分控制回路中，设计者应该结合现场实际，谨慎考虑，避免人为造成的断路器重分合情况。

西门子3WL系列导向框架式断路器在触头位置防护方面也是做的比较严谨的。具备分合闸的位置只有断开位置（DISCON）；测试位置（TEST）；连接位置（CONNECT），其中连接位置时，安全挡板已经打开，触头处于连接中[1]。此时断路器具备分合闸功能，但在合闸位时不能对断路器进行移动。所以触头接触不良只会发生在断路器在摇入工作位置的过程中。导向式框架断路器三位置开关量或模拟量输出装置[2]能有效监测开关位置，西门子3WL系列断路器具备三位置指示装置，但无法准确检测测试位置到连接位置的实际位置。还有是采用电弧光母线保护快速切除故障电流的方法[8]。理论依据是具备电弧检测方式的，但目前只存在于理论阶段，并且按照3WL框架机构是无法安装在框架内的。

关于触头损伤或机械损坏造成的触头之间无法完全接触，及触头动作过慢造成的故障电弧因跟本^范文无直接关系，因此不深入。

（四）研究的内容

1、找出发生故障拉弧的原因，理清是人还是设备原因，找出主要问题。

2、继电保护介入情况，脱扣器在此次事件中的运行情况，分析脱扣器原有设定是否合理，是否对此类事故能介入保护。

3、分析如何防范此类事故的再次发生的各项措施，杜绝再次发生此类事故。

二、^范文提纲

1  概述

2  西门子3WL系列导向框架式断路器原理

2.1导向框架式断路器的各组成部件介绍

2.2常规操作步骤介绍

2.3导向摇柄机构与断路器的安全防护介绍

2.4断路器易发生拉弧点的安全防护情况

2.5脱扣器定值的设定情况介绍

3 西门子3WL系列导向框架式断路器故障电弧的原因分析

3.1调查故障电弧发生前的操作步骤

3.2触点拉弧面分析

3.3发生拉弧故障的电流参数

3.4核实脱扣器在发生故障拉弧的介入情况

3.5反向分析发生拉弧时断路器触点的实际工况

3.6对摇进机构的故障点进行分析

3.7找出制动片损坏的原因

4  预防此类事故措施

4.1设备故障点预防

4.2操作员工的规范操作建议

4.3设备的定期维护建议

5  总结

三、参考文献

[1]Siemens.3WL空气断路器说明书[M].西门子自动化与驱动集团控制与发电部. 

6-1-2.断路器在导向框架中的位置

[2]张德伟;李力军;蔡衍江;黎治福. Drawer frame three-position switch output circuit breaker technology[P]. Google Patents. CN102290725A.2011.12.21

[3]陈德桂.低压断路器的开关电弧与限流技术[M].北京:机械工业出版社，2006.10

[4]陈德桂.低压电弧故障断路器——一种新型低压保护电器[J].电器与能效管理技术，2007年03期

[5]何瑞华.我国低压断路器现状与发展动向[M].上海:上海电器科学研究所，

[6]李昆.低压万能式空气断路器原理及维修[J].电气时代，1999年04期

[7]尹红星,赵春彦,李予南.ME万能式低压断路器的直流电机、接触器烧毁事故分析[J].电世界，2003年12期

[8]田广青.中低压开关柜内部故障电弧光保护系统[J].电工技术，2004年10期

[9]李兴文,陈德桂,汪倩.低压断路器电弧仿真试验和研究[J].电器与能效管理技术，2010年24期

[10]卫毓卿.附加柴油机辅助电源断路器拉弧故障原因分析及解决[J].电气应用·建筑电气.2013年第32卷第22期

[11]孟凡超;高志强;杨书东.交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析[J].继电器.2007年14期

[12]国家标准.10kV及以下变电所设计规范GB50053.中华人民共和国机械工业部.1994年11月1日.第四章

[13]一种用于电子设备的直流回路抗干扰接线电路[P].中国.实用新型.CN204030591U .2014.12.17