高壓斷路器工作原理及故障分析

郭震

摘? 要：在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展下，電能逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成。由于人們對電能需求的不斷增加，電網(wǎng)因荷載量增加而可能出現(xiàn)的安全隱患不斷增加，在這種情況下電網(wǎng)需要進行改造才能夠更好地滿足人們對電能的使用要求。高壓斷路器是在電力系統(tǒng)中僅次于變壓器的高壓開關(guān)設(shè)備，在應(yīng)用的時候容易出現(xiàn)一些系統(tǒng)故障問題，嚴重危害了電力系統(tǒng)的運行。為此，該文結(jié)合實際就高壓斷路器的工作原理和系統(tǒng)應(yīng)用故障問題進行探究，旨在能夠為電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供重要支持。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運行;高壓斷路器;工作原理;故障分析

中圖分類號：TM561? ? ? ? 文獻標志碼：A

高壓斷路器是電力系統(tǒng)運行的重要執(zhí)行元件，也是具備故障判斷、故障檢修和參數(shù)測量頻次較多的一種重要電氣設(shè)備。在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展下，人們對供電質(zhì)量提出了更高的要求。完善對電力設(shè)備的監(jiān)測，確保斷路器的穩(wěn)定運行已然成為相關(guān)電力工作者需要思考和解決的問題。但是從電力系統(tǒng)運行發(fā)展實際情況來看，電力系統(tǒng)高壓斷路器在運行的時候往往會出現(xiàn)一些故障問題，嚴重制約了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為此，該文結(jié)合高壓斷路器運行實際情況就怎樣科學(xué)處理高壓斷路器的應(yīng)用故障進行策略分析。

1 高壓斷路器的原理

斷路器用于在正常運行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況（如自動重合到故障線路上時）下可靠地接通短路電流。高壓斷路器是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要控制設(shè)備，是在正?；蚬收锨闆r下接通或斷開高壓電路的專用電器。在具體應(yīng)用的過程中其擔(dān)負著穩(wěn)定電流和及時發(fā)現(xiàn)和解決電力系統(tǒng)故障的職能作用，它不僅可以切斷與閉合高壓電路中空載電流與負荷電流，而且當(dāng)系統(tǒng)在發(fā)生故障時可以通過繼電器的保護裝置。

高壓真空斷路器處于合閘狀態(tài)的時候，它對地絕緣由支持絕緣子來承受，一旦真空斷路器所連接的線路發(fā)生永久接地故障，斷路器動作跳閘后，接地故障點又未被清除，則有電母線的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受;各種故障開斷時，斷口一對觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復(fù)電壓的作用而不發(fā)生擊穿。高壓斷路器的應(yīng)用作用主要體現(xiàn)在2個方面。1）高壓斷路器的控制作用。高壓斷路器結(jié)合電力系統(tǒng)運行在需要會將所有的電氣設(shè)備以及部門線路投入或者退出運行。2）高壓斷路器的保護作用。在電力系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障的時候，高壓斷路器會和保護裝置、自動裝置共同配合來將故障及時從系統(tǒng)中切除，從而減少損害，防止事故擴大。

2 電網(wǎng)運行中常見的高壓斷路器類型

高壓斷路器性能優(yōu)劣會直接影響到電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行。當(dāng)前，從電力系統(tǒng)運行發(fā)展實際情況來看，電力系統(tǒng)中常用的高壓短路器包括4種類型。1） 油斷路器。油斷路器在使用的時候以絕緣油來作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。在具體使用的時候具有容易泄露和維修管理困難的問題。2） 真空斷路器。真空斷路器在具體應(yīng)用的時候以真空來作為重要的滅弧裝置和絕緣裝置。3） 六氟化硫斷路器。六氟化硫斷路器以SF6作為基本介質(zhì)，在具體應(yīng)用的時候深受多種因素的影響。4） 組合電器。組合電器會將斷路器、電流互感器、電壓互感器等綜合聯(lián)系在一起。在具體應(yīng)用的時候考慮到所有GIS的元件會被封閉在金屬殼中，因此斷路器的早期應(yīng)用故障很容易被發(fā)現(xiàn)。

3 高壓斷路器的故障分析

3.1 拒動故障分析

高壓斷路器在正常狀態(tài)下會通過分合來對電流進行控制，而在出現(xiàn)拒動故障之后則會打亂正常的分合動作，從而引發(fā)越級跳閘，使系統(tǒng)故障范圍擴大。在一般情況下出現(xiàn)拒動故障的原因包括機械原因和電氣原因。1） 機械原因。高壓斷路器由于機械原因所引起的拒動故障突出表現(xiàn)在器械的生產(chǎn)制造、調(diào)試安裝、檢修等存在質(zhì)量問題，最終使電力系統(tǒng)高壓斷路器的使用出現(xiàn)機械故障。2） 電氣原因。因為電氣原因所引發(fā)的高壓斷路器拒動故障的觸發(fā)點是電氣控制不恰當(dāng)、輔助回路故障，表現(xiàn)形式為分合閘線圈的燒毀、輔助開關(guān)的操作失誤、合閘接地氣故障、二次接線故障等。

3.2 絕緣故障

高壓斷路器絕緣故障的表現(xiàn)為閃絡(luò)、爆炸、電壓過高，具體細化分為內(nèi)絕緣故障和外絕緣故障。1） 內(nèi)絕緣故障。內(nèi)絕緣故障主要是指斷路器在常規(guī)運行的過程中因為出現(xiàn)異物所以引起的斷路器本體放電故障。2） 外絕緣故障和瓷套閃絡(luò)故障。這類故障出現(xiàn)的原因是瓷套的外觀設(shè)計和外絕緣泄漏比不符合有關(guān)標準的規(guī)定。

3.3 誤動故障

高壓斷路器出現(xiàn)誤動故障是由3個原因引起的。1）二次回路存在問題。二次回路接線端子排在潮濕的環(huán)境下會降低自身絕緣性，進而引發(fā)合閘回路和分閘回路之間的放電短路現(xiàn)象，最終出現(xiàn)斷路器的誤動。2） 液壓機構(gòu)原因。液壓機構(gòu)引發(fā)的誤動故障原因是度斷路器的出廠配置較差，且在使用過程中缺乏必要的清潔，最終引起液壓油的泄漏。3）彈簧操動機構(gòu)原因。在對高壓斷路器進行檢查維修的時候，操動機構(gòu)分閘、合閘的尺寸大小設(shè)定不符合實際要求，最終使彈簧的預(yù)壓壓縮量不符合有關(guān)標準，最終使彈簧機構(gòu)無法保持在合理的狀態(tài)，進而引起高壓斷路器的自分和自合。

3.4 開斷和關(guān)合故障分析

開斷和關(guān)合故障一般多發(fā)生在7.2 kV～12 kV電壓等級的電路身上，特別是真空斷路器和少油斷路器發(fā)生這類故障的次數(shù)和頻率比較多。其中，少油斷路器出現(xiàn)開斷和關(guān)合故障的原因是噴油短路引發(fā)的孤室燒毀，降低了斷路器的開斷能力，在斷路器關(guān)合的時候出現(xiàn)了抱閘事故。真空斷路器出現(xiàn)故障的原因是真空滅弧室的真空度降低，在真空度降低的同時真空斷路器的開斷關(guān)合能力也會降低，最終因為關(guān)合失敗引發(fā)電路故障。

3.5 載流故障分析

高壓斷路器出現(xiàn)載流故障的原因是觸頭接觸不良或者觸頭周圍引線溫度過高，而觸頭接觸不良一般是因為動靜觸頭沒有完全對中，因此在操作的時候噴口和靜弧觸頭往往會出現(xiàn)碰撞，在碰撞的影響下滅弧室的噴口會出現(xiàn)斷裂，進而引發(fā)關(guān)合事故。

在操作的過程中動靜觸頭出現(xiàn)對中問題的原因是裝配的過程中沒有采取有效的觸頭保護措施，最終使動靜觸頭的中偏差較差，進而引發(fā)電力系統(tǒng)故障。

3.6 外力和其他故障分析

外力和其他故障引發(fā)的高壓斷路器故障問題具體表現(xiàn)在2個方面。1） 零部件的損壞。容易損壞的零部件包括傳動機構(gòu)部件、密封部件等，斷路器在運行的過程中受安裝和檢修不科學(xué)的影響會使斷路器的零部件出現(xiàn)損壞的情況。在電力系統(tǒng)運行的時候如果沒有及時發(fā)現(xiàn)被損壞的零部件，將會使高壓斷路器無法正常動作。2） 泄露故障。高壓斷路器泄露故障主要是由氣動部分的漏氣和液壓部分的漏油所引起的問題，同時，閥系統(tǒng)封閉不嚴、密封圈老化損、壓力表接口泄露、壓力泵頭清潔度差等也會引起泄露故障。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展下，電能已然成為國民經(jīng)濟生產(chǎn)的重要能源之一，怎樣實現(xiàn)對電能的高效化利用成為相關(guān)人員需要思考和解決的問題。高壓斷路器是維護和管控電網(wǎng)安全運行的重要基礎(chǔ)性設(shè)備之一，高壓斷路器的存在對電網(wǎng)的正常運行起著十分重要的作用。為此，在新的歷史時期需要相關(guān)人員在工作中利用所學(xué)知識及時分析和掌握高壓斷路器的運行情況和故障類型、故障成因，并采取有效的措施來處理這些故障，旨在能夠為電網(wǎng)穩(wěn)定運行和人們安全用電提供重要支持。

參考文獻

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