一起高壓斷路器短路故障的原因分析

張國亞

大唐國際張家口發(fā)電廠 河北 張家口 075000

真空斷路器作為一種高壓開關(guān)設(shè)備，具有體積小、重量輕、觸頭開距小、滅弧時間短、適用于頻繁操作等優(yōu)點，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及。然而，由于其一次導(dǎo)電部分處在由高度真空的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)中，致使其觸頭隱患在日常停備檢查期間不易被發(fā)現(xiàn)。如果在定期維護(hù)、檢修中疏于檢查，常會因觸頭接觸不良造成嚴(yán)重故障，嚴(yán)重危及設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

1 事件經(jīng)過

2019年3月，某廠2號機組負(fù)荷272MW，無功功率63MVar，發(fā)電機出口電壓18.3KV,定子電流8400A。1、2號吸、送、一次風(fēng)機，1至5號制粉系統(tǒng)運行，汽泵運行。2號高廠變帶6KV工作IIA、IIB段運行，1號啟備變作為備用電源正常備用，快切裝置投入正常。

10時36分，2號發(fā)變組保護(hù)A柜A分支過流II段（跳A分支、閉鎖快切）、高廠變過流I段保護(hù)動作（全停）、B柜A分支速斷、A分支復(fù)壓過流保護(hù)動作（跳A分支、閉鎖快切）。

2 設(shè)備檢查及處理

2.1 現(xiàn)場檢查

現(xiàn)場查看6KV IIA段工作電源進(jìn)線01號斷路器柜冒大量煙霧，進(jìn)一步檢查,斷路器柜內(nèi)有多處電弧灼傷痕跡。斷路器上口出線（6KV IIA段母線側(cè)）B相動觸頭部分燒熔，開關(guān)柜內(nèi)對應(yīng)的B相母線引出靜觸頭處有大量熔滴和灼痕，斷路器A、C相真空泡外部爆裂。

2.2 試驗測試

拆除2號高廠變兩側(cè)引線，對高廠變進(jìn)行高低壓繞組直流電阻、絕緣電阻、直流泄漏、介質(zhì)損耗、電容量、鐵芯絕緣和繞組變形測試，對變壓器器身絕緣油采樣進(jìn)行耐壓、介損、色譜、微水試驗，試驗結(jié)果均合格。

2.3 問題處理

清理6KV工作IIA段01號斷路器柜內(nèi)熔渣，擦拭斷路器柜內(nèi)碳化面，拆開三相母排進(jìn)行清擦并重新熱縮絕緣護(hù)套后回裝，更換母排支撐絕緣子，更換柜內(nèi)B相母排引出靜觸頭，更換柜內(nèi)絕緣擋板，更換柜內(nèi)燒損的控制回路電纜及CT二次電纜。

更換故障斷路器，對新?lián)Q斷路器進(jìn)行導(dǎo)電回路電阻、絕緣電阻、交流耐壓試驗及機械特性試驗，對控制回路進(jìn)行檢查和對線，調(diào)整斷路器上下觸頭位置確保與6KV工作IIA段電源進(jìn)線柜內(nèi)母排引出靜觸頭高度一致、插入深度合適、確保接觸良好，對斷路器在試驗位和運行位分別進(jìn)行分合閘傳動試驗。

對6KV IIA段母線及高廠變A分支共箱母線進(jìn)行相間及對地絕緣電阻和交流耐壓測試，試驗合格，恢復(fù)高廠變接線。

3 原因分析

通過保護(hù)裝置動作報告及故障錄波分析，故障發(fā)生時2號機發(fā)變組保護(hù)A柜A分支過流II段保護(hù)（定值13.9A，0.3S；實際動作值27.53A）動作，跳開6KV工作IIA段工作電源01號開關(guān)并閉鎖快切。保護(hù)動作后故障依然存在，高廠變后備保護(hù)過流I段保護(hù)（定值5.4A,0.5S;實際動作值27.50A）動作全停，跳開出口主開關(guān)、滅磁開關(guān)、6KV工作電源開關(guān)、關(guān)主汽門。發(fā)變組保護(hù)B柜A分支速斷和過流保護(hù)也同時動作，由于裝置反應(yīng)速度不同，B柜裝置比A柜晚出口63ms,B柜高廠變后備保護(hù)沒有達(dá)到動作延時，A柜保護(hù)已動作出口跳開開關(guān)，故障電流消失保護(hù)裝置返回，因此B柜高廠變后備保護(hù)沒有動作出口。

由現(xiàn)場檢查情況及故障錄波分析，故障發(fā)生的起因應(yīng)為2號機6KVIIA段工作電源進(jìn)線01號開關(guān)上口負(fù)荷側(cè)（6KVIIA段母線側(cè)）B相觸頭與開關(guān)柜內(nèi)母排引出觸頭接觸不良引起接觸電阻增大，在持續(xù)大電流作用下接觸面產(chǎn)生過熱，觸頭部分熔斷，間隙放電，先導(dǎo)致AB相弧光短路，在弧光作用下最終發(fā)展為三相弧光短路，01號開關(guān)動作跳閘。負(fù)荷側(cè)弧光短路瞬間，開關(guān)柜體內(nèi)空氣擊穿，弧光引至開關(guān)下口電源側(cè)，造成柜內(nèi)多處弧光放電，保護(hù)動作，跳開2號機出口主開關(guān)。

故障斷路器為某廠生產(chǎn)的ZN28型、電磁式操作機構(gòu)真空斷路器，額定電流3000A。斷路器上下引出線一次觸頭為拉簧壓片式結(jié)構(gòu)，每相分為上下兩個，每臺斷路器共計12個觸頭，斷路器觸頭每片觸指接觸緊力靠多個拉簧作用產(chǎn)生壓緊力。從斷路器燒損現(xiàn)象判斷，斷路器上引出線B相觸頭拉簧老化松弛、壓力減弱，造成壓片觸指與插入的靜觸頭接觸電阻增大，加之長時間大電流運行是造成觸頭熔斷故障的主要原因。

4 防范措施

加強對真空斷路器日常檢查的重視程度，巡檢工作必須到位，及時發(fā)現(xiàn)觸頭過熱隱患并處理，避免故障擴大化。根據(jù)日常巡檢指標(biāo)，認(rèn)真分析設(shè)備劣化趨勢，尤其對運行時間較長的斷路器一次觸頭拉簧壓緊力下降后發(fā)生的劣化趨勢應(yīng)有充分預(yù)判。

完善檢修管理，避免隱患預(yù)控留有死角。在大修作業(yè)指導(dǎo)書中，增加對斷路器一次觸頭觸指和拉簧緊力檢查項目；加強技術(shù)培訓(xùn)，使相關(guān)人員熟練掌握斷路器性能檢查的手段，提高對隱患預(yù)判的能力。

定期開展斷路器專項隱患排查活動，重點通過開關(guān)柜體觀察窗對開關(guān)觸頭接觸情況、負(fù)荷側(cè)電纜運行情況進(jìn)行目視檢查。

調(diào)研技術(shù)成熟可靠的無線式溫度監(jiān)測技術(shù)在廠用6KV電源進(jìn)線斷路器上實施，解決高壓斷路器設(shè)備觸頭運行溫度不易實時在線監(jiān)測的難題，實現(xiàn)設(shè)備熱故障預(yù)知維修。

強化專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)工作，通過對高壓斷路器結(jié)構(gòu)、原理、各部位元件等方面的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)專業(yè)人員對設(shè)備特性的全面掌握，提升對設(shè)備異常運行的檢查分析和處置能力。

5 結(jié)束語

高壓真空斷路器作為一種新型開關(guān)設(shè)備，隨著技術(shù)的發(fā)展，性能日趨完善，但其在使用過程中仍處于被熟知階段。因此，要在日常運行維護(hù)中持續(xù)總結(jié)經(jīng)驗，提高標(biāo)準(zhǔn)確保檢修維護(hù)質(zhì)量，以保證其在各生產(chǎn)領(lǐng)域運行的安全、穩(wěn)定。