高壓斷路器的故障類型與機(jī)理分析

商赤民

（寧夏送變電公司施工管理部 寧夏 銀川 750004）

0 引言

在電網(wǎng)全球互聯(lián)的趨勢下，電網(wǎng)規(guī)模巨大，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行就顯得更加重要，因而對(duì)在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著控制和保護(hù)雙重功能的高壓斷路器的正常運(yùn)行提出了更高的要求。 但是在供、配電系統(tǒng)中（該系統(tǒng)電力元件主要包括：變壓器、高壓斷路器、輸電線等），斷路器所導(dǎo)致的非計(jì)劃停電事故，無論是在事故次數(shù)，還是在事故所造成的停電時(shí)間上都占據(jù)總量的60%以上。

1 拒動(dòng)故障分析

1.1 機(jī)械原因

由于操動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障而導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)占65%以上。 具體故障有機(jī)構(gòu)卡澀，部件變形、位移、損壞，分合閘鐵芯松動(dòng)卡澀，軸銷松斷，脫扣失靈等。 其中，機(jī)構(gòu)卡澀故障次數(shù)最多，其原因：一是因?yàn)榉郑ê希╅l線圈鐵芯配合精度差，運(yùn)動(dòng)過程中阻力大；二是因?yàn)榫€圈及傳動(dòng)部件發(fā)生機(jī)械變形或損壞；三是因?yàn)橐簤簷C(jī)構(gòu)閥體內(nèi)閥桿等部件銹蝕造成的。 軸銷松斷主要是絕緣拉桿（或提升桿）與金屬接頭連接處軸銷斷裂或松脫。 造成機(jī)械故障的原因主要是制造質(zhì)量及安裝、調(diào)試、檢修的問題。

1.2 電氣原因

在拒動(dòng)故障中，因電氣控制和輔助回路問題而造成的占總故障的32%左右。 具體故障有分合閘線圈燒損，輔助開關(guān)故障，合閘接觸器故障，二次接線故障，分閘回路電阻燒毀，操作電源故障，保險(xiǎn)絲燒斷等。 其中分合閘線圈燒損基本上是機(jī)械故障引起線圈長時(shí)間帶電所致；輔助開關(guān)及合閘接觸器故障雖表現(xiàn)為二次故障，實(shí)際多為接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不靈或不切換等機(jī)械原因引起的；二次接線故障基本是由于二次線接觸不良、斷線及端子松動(dòng)引起的。

2 誤動(dòng)故障分析

高壓斷路器的誤動(dòng)故障主要是由二次回路接線和操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障引起的。

2.1 二次回路原因，最主要的原因是由于二次回路接線端子排受潮而使絕緣降低，從而引發(fā)合閘回路和分閘回路接線端子之間放電短路，造成斷路器的誤動(dòng)。 其他原因還有：由于二次元件制造質(zhì)量差， 二次電纜破損而引起的斷路器誤動(dòng)；斷路器的最低操作電壓低于標(biāo)準(zhǔn)要求值，在外界干擾下易使斷路器發(fā)生誤動(dòng)；繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作。

2.2 液壓機(jī)構(gòu)原因，主要原因是由于斷路器出廠時(shí)裝配質(zhì)量差，閥體緊固不夠、清潔度差而導(dǎo)致密封圈損壞，從而引起液壓油泄露或者機(jī)械機(jī)構(gòu)泄壓， 最終導(dǎo)致斷路器強(qiáng)跳或者閉鎖。

2.3 彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)原因， 主要原因是在對(duì)斷路器檢修時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)分（合）閘墊子尺寸調(diào)整不合適而使彈簧的預(yù)壓縮量不當(dāng)，從而導(dǎo)致彈簧機(jī)構(gòu)無法保持而引起斷路器自分或者自合。

3 絕緣故障分析

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以看出，高壓斷路器的絕緣故障發(fā)生的次數(shù)是最多的，發(fā)生的故障主要有：外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電過電壓引起的閃絡(luò)擊穿，絕緣拉桿閃絡(luò)，瓷套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊穿、爆炸，電流互感器閃絡(luò)、擊穿、爆炸等。 其中，內(nèi)絕緣故障、外絕緣和瓷套閃絡(luò)故障發(fā)生次數(shù)較多。

3.1 內(nèi)絕緣故障， 主要原因是由于在斷路器的內(nèi)部存在異物，這些異物有的是在安裝過程中產(chǎn)生的，也有的是在斷路器運(yùn)行一段時(shí)間后，本體內(nèi)產(chǎn)生的剝落物，這些異物的存在導(dǎo)致了斷路器本體內(nèi)部發(fā)生放電故障。 另外，由于觸頭及屏蔽罩磨損而造成金屬顆粒脫落，由于這些金屬顆粒而使斷路器發(fā)生內(nèi)部放電的故障也時(shí)有發(fā)生，這主要是由于觸頭及屏蔽罩的安裝位置不正引起摩擦所致的。

3.2 外絕緣和瓷套閃絡(luò)故障，主要原因是瓷套的外絕緣泄露比距和外型尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，還有就是瓷套的制造質(zhì)量存在缺陷。 高壓開關(guān)柜發(fā)生的絕緣故障也是比較多的，故障主要有柜內(nèi)放電、電流互感器閃絡(luò)和相間閃絡(luò)等形式。 主要原因是由于斷路器與開關(guān)柜不匹配，絕緣尺寸不夠，柜內(nèi)隔板吸潮，爬電距離不足，老舊開關(guān)柜改造不徹底，沒有進(jìn)行加強(qiáng)絕緣措施等。 另外開關(guān)柜內(nèi)元件存在質(zhì)量缺陷，如電流互感器、帶電顯示器等也多次導(dǎo)致相間短路故障。

4 開斷與關(guān)合故障分析

開斷與關(guān)合故障主要集中在7.2～12kV 電壓等級(jí)上，少油斷路器和真空斷路器出現(xiàn)此種故障的較多。 少油斷路器發(fā)生故障的原因主要是由于噴油短路引起滅弧室燒損，從而導(dǎo)致斷路器開斷能力不足，在關(guān)合時(shí)發(fā)生爆炸事故。 真空斷路器發(fā)生故障的最主要的原因是由于真空滅弧室真空度下降，導(dǎo)致真空斷路器開斷關(guān)合能力下降， 引起開斷或者關(guān)合失敗。SF6斷路器發(fā)生開斷與關(guān)合故障主要是因?yàn)镾F6氣體泄漏或者微水含量超標(biāo)引起滅弧能力下降而導(dǎo)致的。

5 載流故障分析

高壓斷路器的載流故障最主要是由于觸頭接觸不良過熱或者引線過熱造成的。 觸頭接觸不良基本是由于動(dòng)觸頭與靜觸頭沒有完全對(duì)中， 在操作時(shí)噴口與靜弧觸頭撞擊而導(dǎo)致滅弧室噴口斷裂造成開斷關(guān)合事故， 或者由于觸頭過熱或引線過熱而導(dǎo)致載流和絕緣事故。 動(dòng)觸頭與靜觸頭的對(duì)中問題主要是因?yàn)樵谘b配過程中沒有有效保證觸頭對(duì)中的措施， 造成動(dòng)靜觸頭對(duì)中偏差過大， 最終導(dǎo)致故障。 在7.2～12kV 電壓等級(jí)發(fā)生的載流故障的開關(guān)柜主要原因是由于開關(guān)柜隔離插頭接觸不良過熱、 觸頭燒融而導(dǎo)致引弧燒毀開關(guān)柜。

6 外力及其他故障分析

外力及其他故障絕大多數(shù)只造成了斷路器的障礙，沒有造成事故，但是它反映了開關(guān)設(shè)備存在的事故隱患，威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。 在外力及其他故障中，液壓機(jī)構(gòu)漏油、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)漏氣、斷路器本體漏油占此類故障的55%以上，部件損壞占20%左右，打壓頻繁占19%。由此可見，外力及其他故障的主要原因是泄露故障和部件損壞。

6.1 泄露故障，此種故障主要是液壓機(jī)構(gòu)漏油和氣動(dòng)機(jī)構(gòu)漏氣，打壓頻繁也是因?yàn)闄C(jī)構(gòu)內(nèi)漏引起的。 主要原因是由于密封圈（墊）老化損壞、閥系統(tǒng)密封不嚴(yán)、壓力泵接頭質(zhì)量差、壓力表接頭泄露和清潔度差引起的。 另外由于安全閥動(dòng)作值不正確，環(huán)境溫度升高時(shí)而使安全閥誤動(dòng)，還有就是安全閥動(dòng)作后不復(fù)歸，從而造成機(jī)構(gòu)泄壓。 液壓機(jī)構(gòu)泄露油頻繁存在時(shí)間已久，在國產(chǎn)斷路器中普遍存在，主要是由于廠家制造水平的問題。 SF6斷路器本體或者氣動(dòng)機(jī)構(gòu)泄露，泄漏點(diǎn)主要出現(xiàn)在表計(jì)和管路的接頭部位。

6.2 部件損壞，部件損壞的部位主要有密封件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件、拉桿、閥體等。 部件損壞的主要原因是由于傳動(dòng)部件機(jī)械強(qiáng)度不足，密封件質(zhì)量差。 另外，由于安裝、檢修質(zhì)量不高，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷而致使斷路器缺陷加劇， 最終發(fā)展成為故障。 密封件損壞主要有兩方面的原因：一是密封件質(zhì)量差，易老化，壽命短；二是在檢修或裝配過程中，密封件受損、位置安裝不正或者緊固力過大使密封件變形嚴(yán)重，因而影響其使用壽命。

7 結(jié)束語

高壓斷路器在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著控制與保護(hù)的雙重任務(wù)，在電網(wǎng)全球互聯(lián)的趨勢下，電網(wǎng)的規(guī)模日益龐大，因此高壓斷路器在電力系統(tǒng)中的位置也越來越重要，并且對(duì)它的正常運(yùn)行也提出了越來越高的要求。 因此，研究高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)， 對(duì)提高斷路器的運(yùn)行維護(hù)水平、提高電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠性具有重要的意義。

［1］許婧，王晶，高峰，等.電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，24（8）:48-52.

［2］郭莉鴻.電氣設(shè)備狀態(tài)維修的理論依據(jù)及保障體系[J].電力學(xué)報(bào)，2000，15（3）:180-183.