一起ZW32-12真空斷路器滅弧室事故分析

泉州維盾電氣有限公司 賈冬霞

ZW32-12真空斷路器在電力配網(wǎng)中廣泛使用，但不同廠家生產(chǎn)的ZW32-12真空斷路器性能存在差異，有些ZW32-12真空斷路器整體性能較低，會(huì)存在潛在的運(yùn)行故障，有可能因此導(dǎo)致部分區(qū)域停電[1]。戶外ZW32-12型真空斷路器性能優(yōu)越，電氣和機(jī)械壽命長(zhǎng)，小型化、輕便。但是在實(shí)際運(yùn)行中也會(huì)因泄漏、短路或過載而導(dǎo)致出現(xiàn)運(yùn)行問題。不斷總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用科學(xué)有效的預(yù)防措施，方可減少或避免ZW32-12真空斷路器的運(yùn)行故障。對(duì)ZW32-12真空斷路器常見故障的科學(xué)分析、采取一定的防范措施是減少真空斷路器運(yùn)行故障的有效途徑。

事故發(fā)生當(dāng)天為雷雨天氣，運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)故障開關(guān)的B相失地、導(dǎo)致故障斷路器跳閘，故障開關(guān)后端用戶全部短時(shí)停電，當(dāng)時(shí)只能采取應(yīng)急措施即分閘故障斷路器的前一級(jí)真空斷路器，并解開故障斷路器電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)的全部接線，用一臺(tái)旁路開關(guān)跨接在故障斷路器兩端，從而短時(shí)間恢復(fù)全部線路的正常供電[2-3]。將故障開關(guān)從桿上解下，查為故障開關(guān)B相負(fù)荷側(cè)合閘分閘對(duì)地電阻均為零，分閘時(shí)電源側(cè)對(duì)地電阻不為零（將斷路器進(jìn)出線拆除，使用搖表逐相測(cè)試）。通過描述現(xiàn)象可認(rèn)為，在開關(guān)負(fù)荷側(cè)B相線路有接地現(xiàn)象，B相線路電源側(cè)線路正常。本次故障與負(fù)荷側(cè)線路接地有一定關(guān)系。

通過對(duì)開關(guān)拆解查看，B相絕緣筒滅弧室部位外部有變色現(xiàn)象，對(duì)B相絕緣支柱進(jìn)行拆解發(fā)現(xiàn)滅弧室燒毀。拆解滅弧室各零部件狀況：滅弧室動(dòng)、靜觸頭完好，表面未見明顯的燒損痕跡，表面發(fā)黑且有較厚的煙塵沉積。屏蔽筒在兩端本各有一處燒損，在圓周方向相對(duì)位置差約180°，屏蔽筒靜端燒損位置對(duì)應(yīng)的靜端均壓罩處有燒損痕跡、動(dòng)端燒損位置對(duì)應(yīng)動(dòng)端波紋管及波紋管保護(hù)罩有燒損痕跡。在這兩處燒損處對(duì)應(yīng)處瓷殼燒損。屏蔽筒內(nèi)壁顏色發(fā)黑，外壁遠(yuǎn)離燒損部位顏色正常。殘存瓷殼外表面未見異常痕跡。導(dǎo)向套軟化呈向下流淌形態(tài)，與動(dòng)端燒損對(duì)應(yīng)部位流淌嚴(yán)重且有近似沸騰現(xiàn)象，導(dǎo)向套凝固將動(dòng)導(dǎo)電桿固定在分閘位置。

1 事故現(xiàn)象再現(xiàn)與分析

滅弧室動(dòng)靜觸頭表面狀態(tài)看，說明觸頭未在大氣環(huán)境下有過電弧燃燒,而且觸頭應(yīng)該是拉開狀態(tài)；屏蔽筒內(nèi)壁表面發(fā)黑，是由于電弧及微量空氣的作用形成。屏蔽筒遠(yuǎn)離燒損點(diǎn)的外側(cè)由于沒有受到電弧影響無變色，說明電弧是局部燒蝕；滅弧室的靜端均壓環(huán)與屏蔽筒靜端間的間隙兩側(cè)燒損較嚴(yán)重，說明其間產(chǎn)生了電弧燃燒；屏蔽筒動(dòng)端與滅弧室動(dòng)端觸頭后的保護(hù)罩間的間隙兩側(cè)燒損嚴(yán)重，說明其間產(chǎn)生了電弧燃燒。

導(dǎo)向套有熔化流淌痕跡，且在動(dòng)端燒損部位同方位流淌嚴(yán)重且有沸騰現(xiàn)象，說明電弧高溫對(duì)該處影響大，并有一定的時(shí)間持續(xù)；導(dǎo)向套凝固將動(dòng)導(dǎo)電桿固定在分閘位置，說明故障中開關(guān)進(jìn)行了分閘操作，且說明故障后開關(guān)處于分閘狀態(tài)；觸頭表面有煙塵沉積，說明在電弧持續(xù)期間其溫度較低、在事故發(fā)展的后期在其表面無電弧燃燒。同時(shí)也表明故障后期開關(guān)處于分閘狀態(tài)。

事故過程應(yīng)如下：

圖1 故障相滅弧室及絕緣支柱

圖2 故障相滅弧室內(nèi)部燒蝕情況

圖3 導(dǎo)向套熔化情況

在故障發(fā)生前真空滅弧室已經(jīng)由于某種原因漏氣，尚有一定的真空度但已不滿足真空滅弧室的工作條件。在事故發(fā)生時(shí)斷路器處于合閘工作狀態(tài)滅弧室觸頭閉合。當(dāng)開關(guān)負(fù)荷側(cè)B相線路接地，開關(guān)自動(dòng)分閘。A、C兩相滅弧室狀態(tài)良好成功完成分?jǐn)啵珺相滅弧室在真空度不滿足工作條件，由于在3相中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中兩相分?jǐn)嗟谌啾厝环謹(jǐn)?，故B相觸頭間電弧依然成功熄滅，也印證觸頭表面完整，連棱角處都無明顯燒蝕，電弧的燃燒并非完全控制在兩觸頭間有一定的擴(kuò)散，導(dǎo)致屏蔽筒內(nèi)壁發(fā)黑。

由于滅弧室內(nèi)部處于低真空狀態(tài)，真空絕緣能力非常低，導(dǎo)致屏蔽筒與動(dòng)端波紋管保護(hù)罩之間在恢復(fù)電壓下?lián)舸┎⑷蓟‰娀o法控制，屏蔽筒嚴(yán)重發(fā)熱且電位發(fā)生變化又與靜端屏蔽罩擊穿（最薄弱點(diǎn)擊穿）產(chǎn)生電弧，電弧由動(dòng)轉(zhuǎn)移到靜形成由電源到地的電流通道并持續(xù)電弧燃燒，待本開關(guān)的上級(jí)跳閘后熄滅。

2 真空滅弧室漏氣原因分析

由于真空滅弧室外套包的硅橡膠套的加工工藝質(zhì)量不良引發(fā)，導(dǎo)致滅弧室瓷殼外壁與膠套內(nèi)壁局部的結(jié)合差，在工頻檢測(cè)時(shí)局部放電嚴(yán)重。

真空斷路器從來料檢測(cè)、過程檢驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)、集中供貨時(shí)的檢驗(yàn)、貨到用戶入庫(kù)前檢測(cè)、實(shí)際施工上桿前檢測(cè)等要經(jīng)過多道檢驗(yàn)流程，每次工頻耐壓檢測(cè)對(duì)這個(gè)地方都產(chǎn)生不可恢復(fù)的絕緣破壞，導(dǎo)致后期的工頻耐壓中將瓷殼徹底擊穿，形成慢性漏氣氣孔，使得滅弧室內(nèi)部真空度緩慢失效。在本次事故后雖然B相滅弧室內(nèi)依然保持著低真空狀態(tài)，但已經(jīng)漏氣（真空度已明顯降低），從而導(dǎo)致在12kV系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中出現(xiàn)B相對(duì)地的運(yùn)行事故。

3 防范措施

真空斷路器一旦完成生產(chǎn)、供貨，滅弧室即成為真空斷路器中不可拆卸的主要組部件。真空滅弧室出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致真空斷路器出現(xiàn)嚴(yán)重事故。因此在真空滅弧室的生產(chǎn)及使用過程中，可采取以下方式減少運(yùn)行中的真空滅弧室發(fā)生故障的幾率。

為了提升真空滅弧室的絕緣性能，常采用在真空滅弧室外加硅橡膠套的工藝方式。真空滅弧室生產(chǎn)企業(yè)需加強(qiáng)對(duì)硅橡膠套外包工藝加強(qiáng)管理，確保加工工藝質(zhì)量，保證滅弧室瓷殼外壁與膠套內(nèi)壁結(jié)合無氣隙；加強(qiáng)對(duì)波紋管加工及真空滅弧室裝配工藝的檢測(cè)、控制，以保證在真空滅弧室的正常壽命范圍內(nèi)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性；真空滅弧室在生產(chǎn)完成后，最好能夠自然置放2～3個(gè)月后再行裝配于ZW32-12真空斷路器產(chǎn)品中（裝配前確保滅弧室內(nèi)的真空度未發(fā)生明顯變化），這樣可有效發(fā)現(xiàn)真空滅弧室存在的潛在泄漏問題，降低真空滅弧室裝配成柱上斷路器產(chǎn)品后出現(xiàn)真空密封不良引發(fā)的事故。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實(shí)際工況，對(duì)此次ZW32-12真空斷路器的主要事故進(jìn)行了全面、詳細(xì)的分析，明確了故障發(fā)生的原因并提出了防范措施、對(duì)策和方法，目的在于如何提升ZW32-12真空斷路器運(yùn)行中的安全可靠性。