一種由于潤滑劑引起的斷路器故障分析

黃強，張晶，武新宇

滁州供電公司

一種由于潤滑劑引起的斷路器故障分析

黃強，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，但是有時候其損壞是外部原因造成的，本文分析了一種由于潤滑劑泄漏間接引起的斷路器故障。

斷路器；潤滑劑；整流器；溫度

一、引言

斷路器在電力系統中起到開斷電流的重要作用，一旦其不能及時發揮作用，將嚴重影響電力系統的穩定運行。常見的斷路器拒動主要有輔助開關燒毀、分合閘線圈短/斷路、整流橋短/斷路等問題，下文主要針對一種由于潤滑劑引起的斷路器拒動故障進行了全面詳細的分析。

潤滑劑簡介：

潤滑劑主要有兩種：潤滑油（機油）、潤滑脂（黃油、凡士林等），裝載斷路器的開關柜中，傳動軸、拐臂等位置一般使用潤滑油。在儲能電機、減速箱等元器件一般使用潤滑脂。潤滑劑在設備穩定運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，或使用潤滑劑的元器件發生故障，卻又會引發一些意外的問題。開關柜中的潤滑油用量較少，而其中的各種電機多用到潤滑脂。

潤滑脂的電氣特性：本身絕緣，但如果暴露在空氣中，將吸收水分表現高阻性。

潤滑脂的物理特性：熱性好，滴點高，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電容器間隔開關柜斷路器不能合閘，根據合閘回路的電路圖，排查到整流器交流電輸入兩端短路，且檢查發現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，設備恢復正常運行。同年10月，同一個變電站的另一個10kV電容器間隔開關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，設備恢復正常運行。

圖1　：整流器被燒蝕情況

相同設備在短期內出現了相同故障，可能存在一定的內在聯系。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，未發現異常，而使用同電源的其他設備也正常工作，之后檢查合閘回路電路上各元件，其電氣性能也都正常，那么應該是過電流的原因。在檢查電路板時，發現整流器上覆蓋了一層油膜，拆下整流器后再測量電路板上交流電源兩端油膜電阻為822歐。

1、溫度對整流器的影響

合閘回路使用的整流器通過脈沖電路進行整流，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良好的條件下使用，保持整流器表面干凈，并在需要的時候安裝散熱片使用。

1.1溫度對二極管的影響：半導體PN結在正向偏置時電流很大，反向偏置時電流很小（反向電流）。整流二極管就是利用PN結的這種單向導電特性將交流電流變為直流的一種PN結二極管。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關系，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導電特性，還會使管子過熱而損壞。

1.2溫度對三極管的影響：溫度不斷上升導致三極管hFE增大，開關性能變差，二次擊穿特性下降，反過來，進一步促使管子發熱量增大，這樣的惡性循環最終導致三極管擊穿燒毀。

2、油膜覆蓋下的整流器狀態分析

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

整流器原本只在需要合閘的時候導通產生熱量，合閘后電路斷開發散熱量，而覆蓋了一層油膜后，油膜長期跨接在220V的電壓上，持續產生熱量，整流器一直保持高溫，當合閘時電路導通，高溫將二極管/三極管燒毀。

3、查找油膜的來源

檢查開關柜內部發現，柜內壁、端子排等其他地方也有大量的油跡。開關柜投運前，每臺設備是需要清掃干凈并檢查驗收的，不可能留下這么多的油跡。最后發現是儲能電機的減速箱密封不嚴，導致電機在旋轉中將潤滑脂甩出，檢查另一臺開關柜也發現了同樣多的油跡，而這兩臺開關柜內使用的儲能電機減速箱是同一廠家、同一型號的，由此判斷可能是家族性缺陷。清潔柜內并更換儲能電機減速箱后，設備一直運行良好。

三、結束語

設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的潤滑脂造成的，而潤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，而這個又是由二極管/三極管的電氣特性決定的。所以在檢修設備時，不但要從系統上考慮問題，還要熟悉每個設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，《潤滑劑與潤滑》.化學工業出版社.2003年2月

［3］電力行業職業技能鑒定指導中心編.《變電檢修》.北京：中國電力出版社

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

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繼電保護。