淺談斷路器故障分析及處理方法

吳越

摘 要 斷路器是電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備，它擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)。本文對斷路器進(jìn)行分類總結(jié)，主要對拒合、拒跳、誤合、誤跳這四種常見故障進(jìn)行分析，給出了相應(yīng)的處理方法。

關(guān)鍵詞 斷路器 故障分析 處理方法

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Discussion on the Failure Analysis of Circuit Breaker and Processing Method

WU Yue

(Anhui Chuzhou Power Company, Chuzhou, Anhui 239000)

Abstract Circuit breaker is an important device in electric power system, it's role is to protect and control the system. This article summarizes the classification of circuit breaker and mainly analyzes four kinds of error conditions: refused to close, refused to open, mistaken close, mistaken open, then gives the corresponding processing method.

Key words circuit breaker; failure analysis; processing method

0 引言

斷路器作為一種開關(guān)設(shè)備，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，斷路器能夠承載正常的業(yè)務(wù)，而當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下斷開故障線路，保護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，最大限度地降低損失。因此，斷路器在整個(gè)電力系統(tǒng)中有著極為重要的地位和作用。

1 斷路器的分類

斷路器種類繁多，采用不同的分類方法可以得到不同的結(jié)果。根據(jù)工作原理或者采用絕緣材料的不同，電力系統(tǒng)中有熱斷路器、磁斷路器、真空斷路器等幾種常見的斷路器。

熱斷路器：主要包括兩個(gè)部分：普通電路和一個(gè)金屬保護(hù)片，金屬片是與電路串接的，當(dāng)電流過載時(shí)，金屬片會(huì)發(fā)熱導(dǎo)致變形從而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的作用。保險(xiǎn)絲的保護(hù)原理是當(dāng)電路負(fù)載過大時(shí)會(huì)自動(dòng)熔斷，從而使電路斷開，它不能自動(dòng)復(fù)原，需要人工接入新保險(xiǎn)絲后才能正常工作。那么與一般的保險(xiǎn)絲相比，熱斷路器有一個(gè)非常顯著的優(yōu)點(diǎn)：電路過載時(shí)金屬發(fā)生變形而不是熔斷，這個(gè)過程是可逆的。電路過載跳閘后經(jīng)過一定的時(shí)間能夠重新復(fù)位，所以熱斷路器一般用于限流保護(hù)。熱斷路器的保護(hù)特性主要依賴于金屬片發(fā)熱特性，如果金屬片的發(fā)熱特性好，那么斷路器對電路的靈敏性就越高，反之亦然。所以通常人們根據(jù)不同的需求來選擇不同的熱斷路器。

磁斷路器：在熱斷路器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型斷路器。主要包括電路和電磁鐵，電路中包括一個(gè)可以上線移動(dòng)的金屬片，上移時(shí)電路斷開，下移是電路接通，該金屬片通常位于電磁鐵的正下方，電磁鐵其實(shí)就是帶線圈的鐵芯。磁斷路器的保護(hù)原理是：當(dāng)電路負(fù)荷過大時(shí)，過載電流通過線圈會(huì)產(chǎn)生磁場，如果磁性到達(dá)一定的程度，線圈鐵芯就能吸引回路中的金屬片。金屬片因?yàn)槭艿借F芯的吸引上移而斷開電路，隨著回路電流的消失，鐵芯的磁性也逐漸降低，當(dāng)吸引力小于金屬片的重量時(shí)，金屬片下移從而接通電路。磁斷路器的工作特性主要取決于線圈鐵芯的磁性，一般來說，帶線圈的鐵芯對環(huán)境溫度比較敏感，所以在溫度較高的環(huán)境下，磁斷路器的額定電路一般需要降低。

真空斷路器：真空斷路器主要是由真空滅弧室、支持框架以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分所組成，真空滅弧室是真空斷路器的主要元件，在一只玻璃管內(nèi)，密封著所有滅弧元件。分、合閘時(shí)，通過動(dòng)觸桿運(yùn)動(dòng)，拉長或壓縮波紋管而不破壞滅弧室內(nèi)的真空，在動(dòng)、靜觸頭外圍四周裝有屏蔽罩，其作用是防止觸頭間隙燃弧時(shí)所產(chǎn)生的金屬蒸汽、金屬離子和金屬液滴等飛濺在玻璃殼的內(nèi)壁上而破壞其絕緣性能。真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點(diǎn)，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及。

2 斷路器常見故障分類及處理方法

無論是熱斷路器、磁斷路器還是真空斷路器，常見的故障主要是“拒合”、“拒跳”、“誤合”、“誤跳”這四種，基于生活工作的經(jīng)驗(yàn)，下面就這四個(gè)方面的故障作詳細(xì)的分析說明。

2.1 “拒合”故障的判斷和處理

“拒合”是指當(dāng)需要電路接通時(shí)，對斷路器進(jìn)行合閘操作，但是由于某種原因造成斷路器合閘失敗的情況。一般來說，“拒合”故障的危害性比較小，當(dāng)斷路器發(fā)生“拒合”的情況，我們只需要切斷電源，更換斷路器就能及時(shí)地解決問題。但是如果是電源設(shè)備斷路器發(fā)生“拒合”，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)因?yàn)闆]電而癱瘓，造成巨大的損失。對于斷路器“拒合”的故障情況，我們一般按照以下三步進(jìn)行：（1）仔細(xì)檢查斷路器跳閘開關(guān)是否損壞，若完好，分析是否是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引起的“拒合”然后重新合閘。（2）若合閘后電路仍然不通，檢查是否因?yàn)殡娐坊芈贩矫娴脑?，比如電路處于開路狀況。（3）如果電路正常，但是仍不能“合閘”，則說明是斷路器的機(jī)械故障，此時(shí)應(yīng)該停用該斷路器，準(zhǔn)備檢修更新。

對于機(jī)械故障，斷路器的檢修流程分析如下：仔細(xì)對照斷路器的接線圖，看斷路器內(nèi)部線路是否出現(xiàn)問題，若合閘前紅、綠燈都不亮，則可以說明回路出現(xiàn)了開路。此時(shí)就要檢查回路上各個(gè)原件是否都正常工作、是否存在接觸不良的情況。若合閘后綠燈亮而紅燈不亮，則說明斷路器的操作手柄位置不對應(yīng)，斷路器未合上，此時(shí)應(yīng)該撥動(dòng)斷路器的操作手柄，讓其處于合閘狀態(tài)之中。若綠燈亮，紅燈經(jīng)常性的閃爍，則說明斷路器的合閘手柄接觸不良，比如常閉接點(diǎn)沒有斷開，常開接點(diǎn)又沒有合上，機(jī)械性的磨損等類似的原因?qū)е逻@種現(xiàn)象的發(fā)生，當(dāng)然也有可能是由于合閘回路斷線或合閘紅燈或者綠燈燒壞等，此時(shí)應(yīng)該對手柄進(jìn)行檢修，根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施。

2.2 “拒跳”故障的判斷與處理

斷路器“拒跳”是指當(dāng)電路過載或者是其他一些原因需要斷路器跳閘時(shí)，斷路器不能正常的執(zhí)行該動(dòng)作的現(xiàn)象。當(dāng)斷路器發(fā)生故障而發(fā)生“拒跳”時(shí)，電氣設(shè)備原件將會(huì)被燒壞，甚至是引起電源斷路器跳閘，造成大面積的停電。相比較與“拒合”， “拒跳”給電力系統(tǒng)帶來的危害更大。

對于“拒跳”，我們常常根據(jù)以下方法來進(jìn)行處理：首先根據(jù)事故現(xiàn)象，判斷是否屬于斷路器“拒跳”事故類型。如果電路中的電壓或者電流參數(shù)明顯高于額定設(shè)置值，其它保護(hù)裝置已產(chǎn)生告警，觀察發(fā)現(xiàn)而斷路器還處于閉合狀態(tài)，這種情況下，說明斷路器發(fā)生“拒跳”。

確定故障原因?yàn)閿嗦菲鳌熬芴焙螅菀滋幚淼碾姎夤收弦酝?，對一時(shí)難以修復(fù)的機(jī)械故障，都應(yīng)該立即切斷電源，報(bào)告上級調(diào)度，轉(zhuǎn)為停用、檢修處理。根據(jù)相關(guān)理論和日常工作經(jīng)驗(yàn)，對斷路器“拒跳”發(fā)生以后，我們常按照以下步驟進(jìn)行處理：（1）首先檢查斷路器的額定電壓和額定電流參數(shù)是否設(shè)置正確，分析故障原因是否為額定值太大從而不能達(dá)到斷路器跳閘的條件。（2）然后檢查斷路器內(nèi)部跳閘回路是否完整，進(jìn)而查看線圈鐵芯是否正常，如果電路部分正常而斷路器還是“拒跳”，則說明是該故障為機(jī)械性故障。

比較常見的機(jī)械性故障原因有：觸頭的焊接不牢固或者機(jī)械性卡死，跳閘桿被異物卡住、傳動(dòng)設(shè)備跳閘鐵芯機(jī)械力不夠，斷路器鐵芯磨損過度等等。此時(shí)，根據(jù)具體的機(jī)械故障原因采取與之對應(yīng)的解決辦法。

2.3 “誤合”故障的判斷和處理

“誤合”是指系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài)中，對斷路器沒有采取任何操作的情況下，斷路器自動(dòng)合閘的現(xiàn)象。通常來講，“誤合”通常是發(fā)生在斷路器跳閘時(shí)，工作人員對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢修的過程中，發(fā)生這種事故不僅能燒毀測試維修工具，甚至?xí){到電力工作人員的生命安全。

發(fā)生這類故障是應(yīng)該按照如下方法處理：（1）首先核對斷路器的額定參數(shù)是否正確設(shè)置，額定值太低會(huì)很容易達(dá)到閉合的條件從而使斷路器自動(dòng)閉合。（2）其次應(yīng)該檢查是否人為的進(jìn)行合閘操作。假如斷路器的操作手柄位于跳閘檔位，紅燈亮著，回路中電力表記有顯示，則表明斷路器已經(jīng)合閘，為典型的“誤合”故障。

常見的“誤合”原因可能有：回路中正、負(fù)兩級接地短路；合閘控制回路因?yàn)槟p接觸不良；斷路器內(nèi)部元件發(fā)生故障；合閘閉合器線圈的電阻太小、啟動(dòng)電壓又偏低，當(dāng)直流系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生脈沖時(shí)，就會(huì)引起斷路器發(fā)生“誤合”。

不管是什么原因造成斷路器“誤合”，發(fā)生故障后，現(xiàn)場工作人員應(yīng)該立即把“誤合”的斷路器斷開，仔細(xì)檢查分析發(fā)生“誤合”的原因。分析電氣和機(jī)械兩方面的原因。如果是參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，則應(yīng)該馬上更改，如果是電氣回路出現(xiàn)問題，則立即檢測修復(fù)，如果是機(jī)械性故障，說明斷路器性能不穩(wěn)定，需要馬上更換。若情況復(fù)雜且發(fā)生故障的原因不詳，應(yīng)立即報(bào)告上級調(diào)度部門進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

2.4 “誤跳”故障的判斷和處理

“誤跳”是指當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在沒有對斷路器進(jìn)行任何操作的情況下，斷路器自動(dòng)跳閘的現(xiàn)象。通常來講，如果不是重大的事故，發(fā)生“誤跳”后，我們只需要把斷路器重新合閘就行，相對于其他的故障，“誤跳”帶來的損失比較小。對于常見的“誤跳”故障，我們一般按照如下三個(gè)步驟進(jìn)行處理：（1）首先，應(yīng)檢查確認(rèn)是否屬于工作人員錯(cuò)誤操作而引起的，如果是，則應(yīng)該應(yīng)排除開關(guān)故障原因，立即送電。（2）若不是人員誤操作引起的，則根據(jù)現(xiàn)場故障的特征，判斷是否為“誤跳”。即跳閘前表計(jì)、信號指示正常，表示系統(tǒng)無短路故障。跳閘后，綠燈連續(xù)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。（3）“誤跳”發(fā)生時(shí)，經(jīng)過適當(dāng)處理后立即合閘，若斷路器還是出現(xiàn)“誤跳”則應(yīng)該停用該斷路器，進(jìn)一步分析其電氣和機(jī)械方面的故障原因。

常見的電氣和機(jī)械故障分別有：繼電保護(hù)設(shè)定值不恰當(dāng)；電流電壓互感器回路發(fā)生故障；電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路，使正、負(fù)極電源接通。機(jī)械故障主要包括：拖架彈簧變形；跳閘脫扣結(jié)構(gòu)不結(jié)實(shí)；拖架坡度過大或者滾輪在拖架上的接觸面較少等。

3 結(jié)束語

斷路器的種類和型號多種多樣，雖然其材料或者結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所不同，但是他們的工作原理差不多一樣，在電力系統(tǒng)中都是起到保護(hù)和控制的雙重作用，所以在運(yùn)行中發(fā)生的故障類型也差不多相同。本文先是對常見的斷路器進(jìn)行分類，接著對幾種典型的斷路器常見故障進(jìn)行匯總整理，并根據(jù)故障情況討論了事故的分析及處理方法。在實(shí)際生活工作中，斷路器故障往往是幾種常見故障的組合，這時(shí)我們需要根據(jù)故障的實(shí)際情況，進(jìn)行綜合分析，找出具體原因后，及時(shí)有效地進(jìn)行故障處理和制訂措施，將故障帶來的損失降到最低。

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