高壓斷路器的故障類型與機理分析

商赤民

（寧夏送變電公司施工管理部 寧夏 銀川 750004）

0 引言

在電網全球互聯的趨勢下，電網規模巨大，電力系統的安全運行就顯得更加重要，因而對在電力系統中承擔著控制和保護雙重功能的高壓斷路器的正常運行提出了更高的要求。 但是在供、配電系統中（該系統電力元件主要包括：變壓器、高壓斷路器、輸電線等），斷路器所導致的非計劃停電事故，無論是在事故次數，還是在事故所造成的停電時間上都占據總量的60%以上。

1 拒動故障分析

1.1 機械原因

由于操動機構及其傳動系統機械故障而導致斷路器拒動占65%以上。 具體故障有機構卡澀，部件變形、位移、損壞，分合閘鐵芯松動卡澀，軸銷松斷，脫扣失靈等。 其中，機構卡澀故障次數最多，其原因：一是因為分（合）閘線圈鐵芯配合精度差，運動過程中阻力大；二是因為線圈及傳動部件發生機械變形或損壞；三是因為液壓機構閥體內閥桿等部件銹蝕造成的。 軸銷松斷主要是絕緣拉桿（或提升桿）與金屬接頭連接處軸銷斷裂或松脫。 造成機械故障的原因主要是制造質量及安裝、調試、檢修的問題。

1.2 電氣原因

在拒動故障中，因電氣控制和輔助回路問題而造成的占總故障的32%左右。 具體故障有分合閘線圈燒損，輔助開關故障，合閘接觸器故障，二次接線故障，分閘回路電阻燒毀，操作電源故障，保險絲燒斷等。 其中分合閘線圈燒損基本上是機械故障引起線圈長時間帶電所致；輔助開關及合閘接觸器故障雖表現為二次故障，實際多為接點轉換不靈或不切換等機械原因引起的；二次接線故障基本是由于二次線接觸不良、斷線及端子松動引起的。

2 誤動故障分析

高壓斷路器的誤動故障主要是由二次回路接線和操動機構機械故障引起的。

2.1 二次回路原因，最主要的原因是由于二次回路接線端子排受潮而使絕緣降低，從而引發合閘回路和分閘回路接線端子之間放電短路，造成斷路器的誤動。 其他原因還有：由于二次元件制造質量差， 二次電纜破損而引起的斷路器誤動；斷路器的最低操作電壓低于標準要求值，在外界干擾下易使斷路器發生誤動；繼電保護裝置誤動作。

2.2 液壓機構原因，主要原因是由于斷路器出廠時裝配質量差，閥體緊固不夠、清潔度差而導致密封圈損壞，從而引起液壓油泄露或者機械機構泄壓， 最終導致斷路器強跳或者閉鎖。

2.3 彈簧操動機構原因， 主要原因是在對斷路器檢修時，操動機構分（合）閘墊子尺寸調整不合適而使彈簧的預壓縮量不當，從而導致彈簧機構無法保持而引起斷路器自分或者自合。

3 絕緣故障分析

從統計數據中可以看出，高壓斷路器的絕緣故障發生的次數是最多的，發生的故障主要有：外絕緣對地閃絡擊穿，內絕緣對地閃絡擊穿，相間絕緣閃絡擊穿，雷電過電壓引起的閃絡擊穿，絕緣拉桿閃絡，瓷套管、電容套管閃絡、污閃、擊穿、爆炸，電流互感器閃絡、擊穿、爆炸等。 其中，內絕緣故障、外絕緣和瓷套閃絡故障發生次數較多。

3.1 內絕緣故障， 主要原因是由于在斷路器的內部存在異物，這些異物有的是在安裝過程中產生的，也有的是在斷路器運行一段時間后，本體內產生的剝落物，這些異物的存在導致了斷路器本體內部發生放電故障。 另外，由于觸頭及屏蔽罩磨損而造成金屬顆粒脫落，由于這些金屬顆粒而使斷路器發生內部放電的故障也時有發生，這主要是由于觸頭及屏蔽罩的安裝位置不正引起摩擦所致的。

3.2 外絕緣和瓷套閃絡故障，主要原因是瓷套的外絕緣泄露比距和外型尺寸不符合標準要求，還有就是瓷套的制造質量存在缺陷。 高壓開關柜發生的絕緣故障也是比較多的，故障主要有柜內放電、電流互感器閃絡和相間閃絡等形式。 主要原因是由于斷路器與開關柜不匹配，絕緣尺寸不夠，柜內隔板吸潮，爬電距離不足，老舊開關柜改造不徹底，沒有進行加強絕緣措施等。 另外開關柜內元件存在質量缺陷，如電流互感器、帶電顯示器等也多次導致相間短路故障。

4 開斷與關合故障分析

開斷與關合故障主要集中在7.2～12kV 電壓等級上，少油斷路器和真空斷路器出現此種故障的較多。 少油斷路器發生故障的原因主要是由于噴油短路引起滅弧室燒損，從而導致斷路器開斷能力不足，在關合時發生爆炸事故。 真空斷路器發生故障的最主要的原因是由于真空滅弧室真空度下降，導致真空斷路器開斷關合能力下降， 引起開斷或者關合失敗。SF6斷路器發生開斷與關合故障主要是因為SF6氣體泄漏或者微水含量超標引起滅弧能力下降而導致的。

5 載流故障分析

高壓斷路器的載流故障最主要是由于觸頭接觸不良過熱或者引線過熱造成的。 觸頭接觸不良基本是由于動觸頭與靜觸頭沒有完全對中， 在操作時噴口與靜弧觸頭撞擊而導致滅弧室噴口斷裂造成開斷關合事故， 或者由于觸頭過熱或引線過熱而導致載流和絕緣事故。 動觸頭與靜觸頭的對中問題主要是因為在裝配過程中沒有有效保證觸頭對中的措施， 造成動靜觸頭對中偏差過大， 最終導致故障。 在7.2～12kV 電壓等級發生的載流故障的開關柜主要原因是由于開關柜隔離插頭接觸不良過熱、 觸頭燒融而導致引弧燒毀開關柜。

6 外力及其他故障分析

外力及其他故障絕大多數只造成了斷路器的障礙，沒有造成事故，但是它反映了開關設備存在的事故隱患，威脅設備的安全運行。 在外力及其他故障中，液壓機構漏油、氣動機構漏氣、斷路器本體漏油占此類故障的55%以上，部件損壞占20%左右，打壓頻繁占19%。由此可見，外力及其他故障的主要原因是泄露故障和部件損壞。

6.1 泄露故障，此種故障主要是液壓機構漏油和氣動機構漏氣，打壓頻繁也是因為機構內漏引起的。 主要原因是由于密封圈（墊）老化損壞、閥系統密封不嚴、壓力泵接頭質量差、壓力表接頭泄露和清潔度差引起的。 另外由于安全閥動作值不正確，環境溫度升高時而使安全閥誤動，還有就是安全閥動作后不復歸，從而造成機構泄壓。 液壓機構泄露油頻繁存在時間已久，在國產斷路器中普遍存在，主要是由于廠家制造水平的問題。 SF6斷路器本體或者氣動機構泄露，泄漏點主要出現在表計和管路的接頭部位。

6.2 部件損壞，部件損壞的部位主要有密封件、傳動機構部件、拉桿、閥體等。 部件損壞的主要原因是由于傳動部件機械強度不足，密封件質量差。 另外，由于安裝、檢修質量不高，未能及時發現缺陷而致使斷路器缺陷加劇， 最終發展成為故障。 密封件損壞主要有兩方面的原因：一是密封件質量差，易老化，壽命短；二是在檢修或裝配過程中，密封件受損、位置安裝不正或者緊固力過大使密封件變形嚴重，因而影響其使用壽命。

7 結束語

高壓斷路器在電力系統中承擔著控制與保護的雙重任務，在電網全球互聯的趨勢下，電網的規模日益龐大，因此高壓斷路器在電力系統中的位置也越來越重要，并且對它的正常運行也提出了越來越高的要求。 因此，研究高壓斷路器狀態監測和故障診斷技術， 對提高斷路器的運行維護水平、提高電力系統正常運行的可靠性具有重要的意義。

［1］許婧，王晶，高峰，等.電力設備狀態檢修技術研究綜述[J].電網技術，2000，24（8）:48-52.

［2］郭莉鴻.電氣設備狀態維修的理論依據及保障體系[J].電力學報，2000，15（3）:180-183.