一種由于潤(rùn)滑劑引起的斷路器故障分析

黃強(qiáng)，張晶，武新宇

滁州供電公司

一種由于潤(rùn)滑劑引起的斷路器故障分析

黃強(qiáng)，張晶，武新宇

滁州供電公司

斷路器合閘回路的元器件損壞是一種常見故障，但是有時(shí)候其損壞是外部原因造成的，本文分析了一種由于潤(rùn)滑劑泄漏間接引起的斷路器故障。

斷路器；潤(rùn)滑劑；整流器；溫度

一、引言

斷路器在電力系統(tǒng)中起到開斷電流的重要作用，一旦其不能及時(shí)發(fā)揮作用，將嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。常見的斷路器拒動(dòng)主要有輔助開關(guān)燒毀、分合閘線圈短/斷路、整流橋短/斷路等問題，下文主要針對(duì)一種由于潤(rùn)滑劑引起的斷路器拒動(dòng)故障進(jìn)行了全面詳細(xì)的分析。

潤(rùn)滑劑簡(jiǎn)介：

潤(rùn)滑劑主要有兩種：潤(rùn)滑油（機(jī)油）、潤(rùn)滑脂（黃油、凡士林等），裝載斷路器的開關(guān)柜中，傳動(dòng)軸、拐臂等位置一般使用潤(rùn)滑油。在儲(chǔ)能電機(jī)、減速箱等元器件一般使用潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑劑在設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行中起到了重要作用，但是其在使用中由于如果用量把握不好，或使用潤(rùn)滑劑的元器件發(fā)生故障，卻又會(huì)引發(fā)一些意外的問題。開關(guān)柜中的潤(rùn)滑油用量較少，而其中的各種電機(jī)多用到潤(rùn)滑脂。

潤(rùn)滑脂的電氣特性：本身絕緣，但如果暴露在空氣中，將吸收水分表現(xiàn)高阻性。

潤(rùn)滑脂的物理特性：熱性好，滴點(diǎn)高，可在較高溫度條件下使用。

二、案例分析

2015年9月，110kV某變電站10kV電容器間隔開關(guān)柜斷路器不能合閘，根據(jù)合閘回路的電路圖，排查到整流器交流電輸入兩端短路，且檢查發(fā)現(xiàn)其整流回路的整流器交流電輸入端有燒蝕痕跡（圖1），更換整流器后，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。同年10月，同一個(gè)變電站的另一個(gè)10kV電容器間隔開關(guān)柜斷路器也不能合閘，故障情況與9月的一模一樣，更換整流器后，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

圖1?。赫髌鞅粺g情況

相同設(shè)備在短期內(nèi)出現(xiàn)了相同故障，可能存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。整流器被燒毀，說明一定有過電壓擊穿整流管，或者過電流燒毀整流管。通過查詢變電站低壓電壓曲線記錄，未發(fā)現(xiàn)異常，而使用同電源的其他設(shè)備也正常工作，之后檢查合閘回路電路上各元件，其電氣性能也都正常，那么應(yīng)該是過電流的原因。在檢查電路板時(shí)，發(fā)現(xiàn)整流器上覆蓋了一層油膜，拆下整流器后再測(cè)量電路板上交流電源兩端油膜電阻為822歐。

1、溫度對(duì)整流器的影響

合閘回路使用的整流器通過脈沖電路進(jìn)行整流，過電流燒毀整流器主要在于二極管/三極管過熱燒毀，所以要求整流器必須在通風(fēng)良好的條件下使用，保持整流器表面干凈，并在需要的時(shí)候安裝散熱片使用。

1.1溫度對(duì)二極管的影響：半導(dǎo)體PN結(jié)在正向偏置時(shí)電流很大，反向偏置時(shí)電流很?。ǚ聪螂娏鳎Ｕ鞫O管就是利用PN結(jié)的這種單向?qū)щ娞匦詫⒔涣麟娏髯優(yōu)橹绷鞯囊环NPN結(jié)二極管。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。溫度過高的話，二極管不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會(huì)使管子過熱而損壞。

1.2溫度對(duì)三極管的影響：溫度不斷上升導(dǎo)致三極管hFE增大，開關(guān)性能變差，二次擊穿特性下降，反過來，進(jìn)一步促使管子發(fā)熱量增大，這樣的惡性循環(huán)最終導(dǎo)致三極管擊穿燒毀。

2、油膜覆蓋下的整流器狀態(tài)分析

整流器本身發(fā)熱并不厲害，通過外殼自然冷卻足以保證其正常工作，但是當(dāng)油膜覆蓋在整流器上時(shí)，熱量堆積在整流器上，使得整流器工作環(huán)境惡化，電氣性能進(jìn)入惡性循環(huán)。更要命的是，油膜過久地暴露在空氣中，使得原本絕緣的潤(rùn)滑脂劣化并吸收空氣中的水分，呈現(xiàn)出阻性的特征。相當(dāng)于在整流器上并聯(lián)了一個(gè)大電阻，產(chǎn)生的熱量：Q=I*I*R*T=58.9*T（T為時(shí)間）。

整流器原本只在需要合閘的時(shí)候?qū)óa(chǎn)生熱量，合閘后電路斷開發(fā)散熱量，而覆蓋了一層油膜后，油膜長(zhǎng)期跨接在220V的電壓上，持續(xù)產(chǎn)生熱量，整流器一直保持高溫，當(dāng)合閘時(shí)電路導(dǎo)通，高溫將二極管/三極管燒毀。

3、查找油膜的來源

檢查開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)現(xiàn)，柜內(nèi)壁、端子排等其他地方也有大量的油跡。開關(guān)柜投運(yùn)前，每臺(tái)設(shè)備是需要清掃干凈并檢查驗(yàn)收的，不可能留下這么多的油跡。最后發(fā)現(xiàn)是儲(chǔ)能電機(jī)的減速箱密封不嚴(yán)，導(dǎo)致電機(jī)在旋轉(zhuǎn)中將潤(rùn)滑脂甩出，檢查另一臺(tái)開關(guān)柜也發(fā)現(xiàn)了同樣多的油跡，而這兩臺(tái)開關(guān)柜內(nèi)使用的儲(chǔ)能電機(jī)減速箱是同一廠家、同一型號(hào)的，由此判斷可能是家族性缺陷。清潔柜內(nèi)并更換儲(chǔ)能電機(jī)減速箱后，設(shè)備一直運(yùn)行良好。

三、結(jié)束語

設(shè)備元器件的損壞無非是短路、斷路，但損壞可能是元器件本身的原因，也可能是外部原因造成的，如果只是簡(jiǎn)單更換元件，并不能解決問題。在本例中，整流器的燒毀是由于減速箱內(nèi)的潤(rùn)滑脂造成的，而潤(rùn)滑脂帶來的問題不是造成電路的短路、斷路，而是影響整流器的散熱，而這個(gè)又是由二極管/三極管的電氣特性決定的。所以在檢修設(shè)備時(shí)，不但要從系統(tǒng)上考慮問題，還要熟悉每個(gè)設(shè)備元件的物理特性和電氣特性。

［1］弗洛伊德著，羅偉雄等譯.《電路原理》，2005.10

［2］W.德雷澤爾編著，趙旭濤譯，《潤(rùn)滑劑與潤(rùn)滑》.化學(xué)工業(yè)出版社.2003年2月

［3］電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編.《變電檢修》.北京：中國電力出版社

黃強(qiáng)（1981-），男，研究生，工程師，滁州市供電公司從事電力系統(tǒng)變電檢修；

張晶（1980-），男，本科，工程師，滁州市供電公司從事電力物資管理；

武新宇（1982-），男，研究生，工程師，滁州市供電公司從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。