高壓斷路器工作原理及故障分析

郭震

摘? 要：在社會經濟的快速發展下，電能逐漸成為人們日常生活的重要組成。由于人們對電能需求的不斷增加，電網因荷載量增加而可能出現的安全隱患不斷增加，在這種情況下電網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中僅次于變壓器的高壓開關設備，在應用的時候容易出現一些系統故障問題，嚴重危害了電力系統的運行。為此，該文結合實際就高壓斷路器的工作原理和系統應用故障問題進行探究，旨在能夠為電網穩定運行提供重要支持。

關鍵詞：電網運行;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運行的重要執行元件，也是具備故障判斷、故障檢修和參數測量頻次較多的一種重要電氣設備。在社會經濟的快速發展下，人們對供電質量提出了更高的要求。完善對電力設備的監測，確保斷路器的穩定運行已然成為相關電力工作者需要思考和解決的問題。但是從電力系統運行發展實際情況來看，電力系統高壓斷路器在運行的時候往往會出現一些故障問題，嚴重制約了電力系統的穩定運行。為此，該文結合高壓斷路器運行實際情況就怎樣科學處理高壓斷路器的應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穩定運行的重要控制設備，是在正常或故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。在具體應用的過程中其擔負著穩定電流和及時發現和解決電力系統故障的職能作用，它不僅可以切斷與閉合高壓電路中空載電流與負荷電流，而且當系統在發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電壓的作用而不發生擊穿。高壓斷路器的應用作用主要體現在2個方面。1）高壓斷路器的控制作用。高壓斷路器結合電力系統運行在需要會將所有的電氣設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。在電力系統運行出現故障的時候，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中切除，從而減少損害，防止事故擴大。

2 電網運行中常見的高壓斷路器類型

高壓斷路器性能優劣會直接影響到電力系統能否安全穩定運行。當前，從電力系統運行發展實際情況來看，電力系統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和絕緣介質。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，在具體應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系在一起。在具體應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用故障很容易被發現。

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下會通過分合來對電流進行控制，而在出現拒動故障之后則會打亂正常的分合動作，從而引發越級跳閘，使系統故障范圍擴大。在一般情況下出現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在器械的生產制造、調試安裝、檢修等存在質量問題，最終使電力系統高壓斷路器的使用出現機械故障。2） 電氣原因。因為電氣原因所引發的高壓斷路器拒動故障的觸發點是電氣控制不恰當、輔助回路故障，表現形式為分合閘線圈的燒毀、輔助開關的操作失誤、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為閃絡、爆炸、電壓過高，具體細化分為內絕緣故障和外絕緣故障。1） 內絕緣故障。內絕緣故障主要是指斷路器在常規運行的過程中因為出現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故障。這類故障出現的原因是瓷套的外觀設計和外絕緣泄漏比不符合有關標準的規定。

3.3 誤動故障

高壓斷路器出現誤動故障是由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境下會降低自身絕緣性，進而引發合閘回路和分閘回路之間的放電短路現象，最終出現斷路器的誤動。2） 液壓機構原因。液壓機構引發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）彈簧操動機構原因。在對高壓斷路器進行檢查維修的時候，操動機構分閘、合閘的尺寸大小設定不符合實際要求，最終使彈簧的預壓壓縮量不符合有關標準，最終使彈簧機構無法保持在合理的狀態，進而引起高壓斷路器的自分和自合。

3.4 開斷和關合故障分析

開斷和關合故障一般多發生在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生這類故障的次數和頻率比較多。其中，少油斷路器出現開斷和關合故障的原因是噴油短路引發的孤室燒毀，降低了斷路器的開斷能力，在斷路器關合的時候出現了抱閘事故。真空斷路器出現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合能力也會降低，最終因為關合失敗引發電路故障。

3.5 載流故障分析

高壓斷路器出現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碰撞，在碰撞的影響下滅弧室的噴口會出現斷裂，進而引發關合事故。

在操作的過程中動靜觸頭出現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，進而引發電力系統故障。

3.6 外力和其他故障分析

外力和其他故障引發的高壓斷路器故障問題具體表現在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的影響會使斷路器的零部件出現損壞的情況。在電力系統運行的時候如果沒有及時發現被損壞的零部件，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 結語

綜上所述，隨著社會經濟的快速發展下，電能已然成為國民經濟生產的重要能源之一，怎樣實現對電能的高效化利用成為相關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安全運行的重要基礎性設備之一，高壓斷路器的存在對電網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人員在工作中利用所學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，旨在能夠為電網穩定運行和人們安全用電提供重要支持。

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