高壓斷路器常見故障原因的分析與處理

劉松成 何正旭

(金華電業(yè)局，浙江 金華 321001)

1 概述

在電力系統(tǒng)中，高壓斷路器擔(dān)負著接通正常工作電流和快速切斷故障電流的雙重職能，是十分重要的控制和保護設(shè)備，其工作性能的好壞，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。若按操作機構(gòu)的類型分類，高壓斷路器可分為手動機構(gòu)型、彈簧機構(gòu)型、氣動機構(gòu)型、電磁機構(gòu)型、永磁機構(gòu)型、液壓機構(gòu)型等；若按絕緣和滅弧介質(zhì)分類，可以分為少油型、多油型、空氣型、真空型、SF6型等。根據(jù)多年的電網(wǎng)運行統(tǒng)計資料，高壓斷路器主要的故障類型有拒分/合閘、誤分/合閘、彈簧機構(gòu)儲能異常、N2泄漏、液壓機構(gòu)壓力異常以及液壓機構(gòu)漏油等。

2 拒分/合閘及誤分/合閘事故

2.1 拒分閘故障

斷路器拒動故障會導(dǎo)致越級跳閘，即上一級斷路器跳閘。這不僅會擴大事故停電范圍，在嚴(yán)重時甚至有時會導(dǎo)致系統(tǒng)解列，造成大面積惡性停電事故，對電力系統(tǒng)危害極大。在發(fā)生拒分閘故障后，首先要檢查跳閘回路是否完好、跳閘電源的電壓是否過低。如果操作電壓正常但跳閘鐵芯不動，一般是出現(xiàn)了電器故障；跳閘鐵芯動作良好但斷路器拒動，則可判斷為機械故障；鐵芯卡澀、動作無力或線圈故障且電源良好造成拒跳，則是電氣和機械方面同時出現(xiàn)了故障。電氣故障的處理主要集中在對跳閘回路各元件接觸是否良好、控制回路熔斷器是否熔斷以及跳閘線圈有無老化斷路的檢查。而對于機械故障，一般是由于分閘閥卡死、分閘彈簧失靈、大量漏氣以及觸頭發(fā)生焊接或機械卡澀、傳動部分故障等原因造成的。

2.2 拒合閘故障

拒合閘故障一般也分為電氣故障和機械故障。同拒分閘故障類似，首先要對合閘電源以及合閘控制回路進行檢查，確定電氣回路正常后再查看合閘鐵芯是否動作，進而判斷是否出現(xiàn)了機械故障。對于電氣故障，需要檢查控制電源以及整個控制回路上的元件是否正常。機械故障的原因一般為合閘鐵芯卡澀導(dǎo)致帶電后出力不足、分閘后機構(gòu)未復(fù)歸到預(yù)合位置、合閘彈簧未儲能、合閘頂桿空程或行程不合適等。

2.3 誤分閘事故

電氣方面，電流和電壓互感器回路故障、保護整定不當(dāng)或誤動以及直流系統(tǒng)發(fā)生兩點接地等都會造成誤分閘事故；機械故障造成的誤分閘則主要是由于液壓機械異常所造成的。如果是由于運行人員誤操作、誤碰或保護盤受外力振動引起自動脫扣的誤跳，在排除是開關(guān)故障的情況下可立即進行送電操作；而對于出現(xiàn)電氣或機械故障的情況，則應(yīng)停電轉(zhuǎn)為檢修處理。

2.4 誤合閘事故

誤合閘故障表現(xiàn)為高壓斷路器未經(jīng)操作就自動合閘，其一般是由于直流系統(tǒng)兩點接地、自動重合閘繼電器觸點閉合粘死等原因造成的。此外，當(dāng)產(chǎn)生震動時彈簧操動機構(gòu)的儲能彈簧鎖扣不可靠，也有可能自動解除導(dǎo)致斷路器自行合閘。

3 高壓斷路器N2泄漏故障

以西門子3AQ型斷路器為例，對N2泄漏故障的定位與處理進行介紹。其故障表現(xiàn)為油泵在液壓機構(gòu)壓力降低后啟動，液壓系統(tǒng)壓力在電機打壓過程中升高至355bar，使系統(tǒng)發(fā)N2泄漏閉鎖信號，同時機構(gòu)箱內(nèi)漏氮閉鎖繼電器動作，漏氮延時閉鎖繼電器經(jīng)3h延時后閉鎖分閘回路，導(dǎo)致斷路器無法操作和正常使用。

2010 年9 月某天，某500kV變電站220kV側(cè)一斷路器在運行過程中依次發(fā)出N2泄漏報警、合閘閉鎖、N2泄漏總閉鎖、分閘閉鎖信號，導(dǎo)致該斷路器退出運行。檢修人員到達現(xiàn)場后，通過復(fù)位旋鈕復(fù)歸上述信號，手動泄壓至約315 bar油泵開始打壓，10s后又再次發(fā)出了N2泄漏報警、合閘閉鎖以及N2泄漏總閉鎖信號。經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)，斷路器N2筒的固定抱箍已經(jīng)斷裂，據(jù)此初步判斷有N2泄漏。由于3AQ型斷路器的N2筒中也混合了部分SF6氣體，利用SF6泄漏報警儀對密封處檢查同樣發(fā)現(xiàn)有微量SF6泄漏。隨后，現(xiàn)場停電進行最后確認，通過手動泄壓進行N2預(yù)充，發(fā)現(xiàn)預(yù)充壓力小于標(biāo)準(zhǔn)值200 bar（155 bar），最終確認斷路器N2筒發(fā)生物理泄漏。明確事故原因后隨即聯(lián)系西門子公司對故障設(shè)備進行了更換，為杜絕類似故障，還聯(lián)合西門子公司對在運行的同一批次斷路器進行了排查處理。

4 液壓操縱機構(gòu)的故障分析

液壓油滲漏是引起液壓操縱機構(gòu)的故障的主要原因。其中，液壓油從相對運動的部件或固定連接的部件之間滲透出來被稱為滲漏；通過活塞與缸體的配合間隙從高壓腔流入低壓室被稱為內(nèi)漏；由缸蓋與活塞桿的配合間隙流入大氣中被稱為外漏。

4.1 液壓油泵頻繁起動

高壓斷路器液壓機構(gòu)最常見的故障表現(xiàn)為液壓油泵頻繁起動。某220kV變電站高壓側(cè)采用的220kV SF6斷路器投運數(shù)年來發(fā)生了多次液壓操動機構(gòu)頻繁打壓的故障，給斷路器的正常運行帶來了很大的隱患。

①密封圈損壞。在液壓系統(tǒng)中，密封圈起到密封液壓油的作用。如果密封不良，就會增加泄漏而直接影響到系統(tǒng)和元件的正常工作。液壓油工作壓力過大導(dǎo)致密封圈被壓至槽溝中受到磨損；密封圈受到液壓油沖擊力和粘度特性而磨損；液壓油中混入的水分、空氣及塵土雜質(zhì)對密封件的腐蝕；密封圈由于安裝不當(dāng)造成的扭曲、裂縫和表面飛邊；密封圈由于環(huán)境溫度的劇烈變化而加速硬化和老化等原因都是造成密封圈損壞的原因。通過更換質(zhì)量更好的密封圈；將缸壁或筒壁的毛刺打磨光滑以免劃傷密封件；對混有雜質(zhì)的液壓油進行過濾處理或更換；在溫差過大的地區(qū)應(yīng)做好通風(fēng)或及時投入加熱器等措施可以有效避免對密封圈的損傷。

②閥體密封不良。液壓油中混入的灰塵、銹蝕顆粒等雜質(zhì)進入到閥體間隙造成閥體磨損；閥體加工精度不夠有毛刺等都會導(dǎo)致閥體密封不良。通過加強對分合閘一級閥、合閘二級閥、高壓放油閥及逆止閥以及液壓泵出口逆止閥的日常檢修，可有效處理閥體密封不良的故障。

③各高壓管路連接處密封不良。當(dāng)安裝時卡套有灰塵、安裝不對中、液壓油中有雜質(zhì)等情況下，就會導(dǎo)致高壓管路連接的卡套處密封不良，有液壓油滲出。對此可以用鉗子將其擰緊，注意不要用過大的力度，只要不再滲油即可；如果擰緊后還滲油，就要將卡套拆下并清洗干凈后再重新對準(zhǔn)裝配。

4.2 壓力異常升高和降低

①油泵在打壓過程中，由于微動開關(guān)失靈導(dǎo)致活塞桿上升到最高位置時仍繼續(xù)上升，導(dǎo)致油泵一直打壓；液壓油由于儲壓筒的筒壁或活塞密封磨損而進入N2室致使N2室的壓力大大增加；油泵打壓過程中壓力表失靈，當(dāng)達到最高壓力值時卻無法發(fā)出停止油泵打壓的閉鎖信號；機構(gòu)箱內(nèi)溫度過高致使液壓油溫度異常升高等原因都會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)壓力異常升高?？梢酝ㄟ^合理裝配密封件或更換儲壓筒的密封活塞；對接觸不良和動作失靈的微動開關(guān)、接觸器觸點進行打磨以消除金屬銹層；增加加熱器和加強通風(fēng)以保持機構(gòu)箱內(nèi)空氣干燥和對機構(gòu)箱進行散熱等措施可以有效消除壓力異常升高。

②液壓系統(tǒng)的壓力會因為液壓機構(gòu)的大量漏油或N2泄漏而急劇下降。當(dāng)單向逆止閥密封不嚴(yán)或儲壓罐活塞桿頭部兩個密封圈損壞就會導(dǎo)致N2進入液壓油中，導(dǎo)致發(fā)出分合閘閉鎖信號，在嚴(yán)重時甚至?xí)斐闪銐洪]鎖。發(fā)生這種情況就一定要進行停電檢修，以防斷路器拒動、誤動和越級跳閘故障而擴大事故范圍。

結(jié)語

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中的重要一次設(shè)備，多年的運行經(jīng)驗表明，充分了解和掌握高壓斷路器的故障規(guī)律和故障原因，就能夠有針對性地采取相應(yīng)措施對故障進行處理，及時恢復(fù)送電，有效降低事故和故障造成的損失。

[1]崔猛.高壓斷路器常見故障的原因分析[J].河北電力技術(shù)，2007.

[2]邱生、張焰、蔣偉毅.西門子3AQ型斷路器N2泄漏故障的定位及處理[J].高壓電器，2011.

[3]周宣.高壓斷路器液壓操動機構(gòu)常見故障分析[J].電器應(yīng)用，2011.