ZW32—12真空斷路器運行故障分析

胡志強 沈紅亮

該文通過2005年12月份城區(qū)配網(wǎng)柱上開關(guān)發(fā)生的一起故障，從故障發(fā)生經(jīng)過入手，深入剖析故障原因，發(fā)現(xiàn)此類柱上開關(guān)廠家設計及工藝上存在的問題，結(jié)合配網(wǎng)設備實際運行經(jīng)驗，制定相應的對策，提出整改措施。旨在為提高配網(wǎng)運行可靠性指標提供一些幫助與借鑒。

柱上開關(guān)；ZW32-12；電流互感器；二次回路

2005年12月10日19時，酒廠北路1#柱上開關(guān)CT發(fā)生故障，造成叢臺二母線接地，酒廠北路1～21#及分支、柳林橋線1～18#及分支停電，經(jīng)過緊張搶修于24時許恢復送電。酒廠北路1#柱上開關(guān)采用陜西寶光產(chǎn)ZW32-12戶外高壓真空斷路器，經(jīng)交接試驗合格后將于今年11月4日投入運行，在運行到12月10日發(fā)生電流互感器燒毀事故，城區(qū)供電局在與生技科、材料科等部門溝通后及時通知廠家，廠家技術(shù)人員于12月20日到邯鄲，雙方對故障斷路器進行了拆機檢查，并對CT、控制器等部件進行了試驗。

1.斷路器概況

ZW32-12型戶外高壓真空斷路器為額定電壓12kV，三相交流50HZ的戶外配電設備。主要用于開斷、關(guān)合電力系統(tǒng)中的負荷電流、過載電流及短路電流。適用于變電站及工礦企業(yè)配電系統(tǒng)中保護和控制之用，及農(nóng)村電網(wǎng)頻繁操作的場所。邯鄲供電公司于2004年購進陜西寶光ZW32-12真空斷路器10臺，故障斷路器于2004年01月生產(chǎn)，合同編號為：Z459；斷路器的出廠編號為：0304739；斷路器裝配慈溪市鑫鑫開關(guān)元件廠生產(chǎn)的LZBW-12型電流互感器兩臺，2005年12月10日晚此臺斷路器的A相電流互感器燒毀。電流互感器出廠編號為：0312122。

2.拆機檢查情況

該斷路器A相電流互感器環(huán)氧樹脂外殼殼體炸開，脫落面積約100？40mm，一次、二次絕緣擊穿接地，漆包線外露。

打開斷路器二次接線端子盒，發(fā)現(xiàn)二次接線端子Lha-4、LHc-4用1mm軟銅線短接后接地，接地端是接在端子排固定螺絲上，而且固定螺絲直接壓在接地片上再通過端子排絕緣體接于設備外殼該接地短不牢靠，存在虛接地現(xiàn)象，接地導線和短接線絕緣層有燒損痕跡，是造成事故原因的關(guān)鍵。

打開斷路器的底板，A相互感器的四根導線接于端子排上。其中三根導線在距離端子排200mm處有接頭，接頭用黑膠布包裹，外觀看有裸露現(xiàn)象，斷路器殼體有直徑4厘米的橢圓擊穿弧光接地痕跡。其中黃色導線對地有多根燒斷致使銅線燒化呈銅珠焊在殼體上，這是電流互感器燒毀的主要原因。

從接線圖紙看電流互感器A相二次線圈JX-1接在端子排JX2的1端子處接地，另一端是經(jīng)過控制器接在端子排JX的7端接地，造成電流互感器二次線圈接地不在一個公共點，二次線圈處于開路狀態(tài)。

電流互感器出廠只有合格證沒有試驗報告，故障后廠家到現(xiàn)場出示報告，伏安特性電壓值不準確，與實側(cè)值相差10倍，而且試驗日期與出廠不符。

3.事故調(diào)查分析結(jié)論

從電流互感器的損壞情況分析，該電流互感器炸裂事故原因有以下幾點：

廠家設計接線圖紙有錯誤，電流互感器的二次接地和控制器接地不在一個接地點，造成二次線圈開路。

斷路器的二次回路的短路接地線截面積為1平方毫米，不符合產(chǎn)品二次接線圖的規(guī)定。

電流互感器的二次線存在多根中間接頭，而且接頭外皮絕緣處理不當有裸露點，造成絕緣擊穿對斷路器殼體放電。

從圖紙上看Lha、LHc、接地都在端子排固定螺絲上，接地位置不正確，出現(xiàn)虛接地電阻增大，使二次線圈開路。

4.理論分析

電流互感器在實際運行中二次回路不允許開路，廠家設計圖紙與實際接線存在嚴重缺陷，電流互感器的二次接地和控制器接地形成回路但不在一個共同接地點，兩個接地點是通過開關(guān)外殼連通，而且接地點不牢靠造成虛接地，存在較大電阻的變化，甚至相當于互感器二次開路。為了進一步分析，首先從磁路和感應電勢兩個方面論述：根據(jù)磁動勢平衡公式I1N1-I2N2=I0N1可知，其一次電流I1產(chǎn)生的磁動勢I1N1絕大部分被二次電流I2產(chǎn)生的磁動勢I2N2所抵消，所以總的磁動勢I0N1很小，勵磁電流（即空載電流）I0只有一次電流I1的百分之幾。但是當二次側(cè)開路時，I2=0，這時迫使I1N1=I0N1，即I1=I0，使I0突然增大為I1，而I1是一次電路的負荷電流，只受一次電路的負荷影響，而與互感器二次負荷的變化無關(guān)。由于I1突然增大幾十倍，即勵磁磁動勢I0N1突然增大幾十倍，因此會產(chǎn)生嚴重后果。通常電流互感器與變壓器的感應電勢是相反的，變壓器的一次電流的大小是有二次電流大小變化所決定的，相反也就是說電流互感器二次電流的大小是隨一次電流變化的，即一次電流起主導作用，當電流互感器二次電阻較大產(chǎn)生變化也會影響二次電勢，這是應為互感器二次回路是閉合的而在某一定值的一次電流作用下，感應二次電流的大小決定于二次回路中的阻抗，當二次阻抗大時二次電流就小，用于平衡二次電流的一次電流就小，激磁就增多二次電勢就很高，反之二次阻抗小時感應二次電流就大，一次電流中用于平衡二次的電流的部分就大，激磁就減少，則二次電勢就低。總之，從以上兩個方面敘說反映出電流互感器二次開路的危害性，因此廠家的這種接地方式將造成電流互感器故障其主要原因是互感其二次長期在運行中內(nèi)阻的變化致使互感器鐵芯磁通聚然飽和，使二次線圈兩端感應出比原來大很多倍的高電壓，導致二次線圈過熱絕緣擊穿，進而使得一、二次絕緣擊穿短路，（由于互感器二次開路產(chǎn)生高電壓長期發(fā)熱，是絕緣受損壞）高壓直接對地通過二次接線中間頭絕緣薄弱處放電，（二次接線中間頭應用外套塑料管等加強絕緣），而由于互感器的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定只是在發(fā)生短路接地時，互感器所承受大電流引起電動力及熱力作用導致互感器環(huán)氧樹脂炸開，從炸開環(huán)氧樹脂痕跡觀察，環(huán)氧樹脂內(nèi)部有間隙和裂痕，也存在質(zhì)量問題。這次事故主要原因是廠家二次線圈處于開路狀態(tài)造成，此事故廠家應負直接責任。

5.整改措施

用一個新電流互感器更換了發(fā)生運行事故損壞的電流互感器，將電流互感器的二次接線直接接到JX端子排上，解決了電流互感器接線存在接點的問題。

按照斷路器的二次接線圖，更換了符合標準的2.5平方毫米二次接地線（原為1平方毫米）。改變接地點的位置，用專用螺絲將接地線固定于機殼（原為通過端子排固定螺絲接地），解決了二次接線虛接和接地位置不正確的問題。

對斷路器二次接線進行檢查，將電流互感器接地點和復合控制器接地點改為同一接地點后可靠接地，解決斷路器兩點接地和電流互感器二次開路問題。

用1個新復合控制器更換了發(fā)生運行事故的斷路器上的復合控制器，解決了復合控制器沒有判定的問題。

用1個新電流互感器更換了1臺沒有安裝投運的斷路器上一個外觀有缺陷的電流互感器。

檢查了其余5臺沒有安裝的斷路器的電流互感器和二次接線，發(fā)現(xiàn)二次接線存在的問題和故障斷路器的問題相同（除電流互感器二次接線有接點），處理辦法見以上第5.2、5.3條。

[1]孫成寶.配電技術(shù)手冊.北京：中國電力出版社，2005.05

[2]張紹賢.高壓試驗技術(shù)培訓.北京：水利電力出版社，1990.05