一起斷路器回路電阻超標(biāo)的故障分析

黃強 滁州供電公司

一、引言

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設(shè)備，如果斷路器接觸電阻過大，將會使觸頭在正常工作電流下過熱，特別是當(dāng)通過故障短路電流時，會使觸頭局部過熱，嚴重時甚至可能造成觸頭燒熔，從而影響斷路器的跳閘時間和開斷能力，甚至發(fā)生拒動情況。因此，在斷路器安裝后、大小修之后，都需進行斷路器回路電阻試驗[1-3]。

110kV 及以上的高壓斷路器，其回路電阻包括觸頭座與靜側(cè)支撐座之間、氣缸與動側(cè)支撐座之間、活塞與氣缸之間、合閘狀態(tài)下活塞與靜觸頭之間的接觸電阻，高壓斷路器回路電阻超標(biāo)的風(fēng)險在于合閘狀態(tài)下活塞與靜觸頭之間的接觸電阻超標(biāo)，而有些時候回路電阻超標(biāo)的原因在于觸頭座與靜側(cè)支撐座之間的接觸電阻超標(biāo)[4-6]。

二、案例分析

2020 年4 月，在某變電站多臺110kVLw型斷路器的例行檢查中，發(fā)現(xiàn)這些直阻均超標(biāo)。以某臺斷路器為例，其出廠值為26μΩ，本次測量值為69μΩ，其試驗標(biāo)準(zhǔn)為不超過45μΩ，為找出原因，對該組斷路器進行了拆解分析。

首先測量從觸頭座與動側(cè)支撐座的直阻，結(jié)果為68μΩ。然后跳過觸頭座，直接測量靜側(cè)支撐座到動側(cè)支撐座直阻，結(jié)果為29μΩ，屬于正常范圍。于是測量靜側(cè)支撐座到觸頭座的直阻，結(jié)果為46μΩ，明顯超過正常范圍。判斷直阻超標(biāo)的主要問題在靜側(cè)支撐座到觸頭座之間，直阻超標(biāo)有可能是靜側(cè)支撐座到觸頭座接觸不良（見圖1）。

在拆除靜側(cè)支撐座到觸頭座緊固螺栓前，用力矩扳手按照出廠標(biāo)準(zhǔn)157N·m 進行了檢測，發(fā)現(xiàn)緊固螺栓大約還可以收緊小半圈，緊固后復(fù)測，直阻測量值為45μΩ，與緊固前差距不大。排除該原因?qū)е氯毕莸目赡苄浴?/p>

將靜側(cè)支撐座從觸頭座上拆除進行觀察：發(fā)現(xiàn)靜側(cè)支撐座到觸頭座接觸面上有明顯的氧化膜，經(jīng)打磨后復(fù)裝，開關(guān)直阻為28μΩ，屬于正常范圍。此外，對其他多臺斷路器進行同樣流程解體，結(jié)果與上述檢查結(jié)果雷同（見圖2、圖3）。

原因分析：

綜合上述回路檢查，斷路器極柱并無明顯問題，直阻超標(biāo)的直接原因在于靜側(cè)支撐座到觸頭座接觸電阻過高，經(jīng)過解體檢查，發(fā)現(xiàn)靜側(cè)支撐座到觸頭座接觸面上有明顯的氧化膜，如圖2、圖3，卻未見導(dǎo)電膏痕跡。

原因一：

在之前的解體過程中，發(fā)現(xiàn)緊固螺栓的緊固程度未達到設(shè)計要求，雖然緊固前后接觸阻值不變，但是未達標(biāo)的緊固螺栓可能會加劇接觸面的氧化速度。

原因二：

導(dǎo)電膏又叫電力復(fù)合脂，并非良導(dǎo)體，它在接觸面上的導(dǎo)電性是借“隧道效應(yīng)”實現(xiàn)的，所以導(dǎo)電膏在接觸面不可涂得太厚。在現(xiàn)場施工時，很多施工單位都是在業(yè)主要求的情況下才使用導(dǎo)電膏，因為有一些觀點認為使用了導(dǎo)電膏之后，反而會導(dǎo)致過熱。實際上這些案例往往是導(dǎo)電膏使用不當(dāng)造成的。①導(dǎo)電膏使用過多，有些施工單位把導(dǎo)電膏涂地厚厚的，覺得反正緊固之后多余的導(dǎo)電膏自然就被排出了，實際上非良導(dǎo)體的導(dǎo)電膏，如果無法實現(xiàn)“隧道效應(yīng)”，只會增加接觸面電阻，造成過熱。②導(dǎo)電膏適合使用在接觸后不移動的情況，比如設(shè)備線夾，但對于斷路器、閘刀這種會有分合動作的設(shè)備來說，導(dǎo)電膏混合污穢之后，不但不能實現(xiàn)“隧道效應(yīng)”，反而會增加接觸面電阻，造成過熱。而根據(jù)本案例的廠家安裝規(guī)范，安裝時也應(yīng)涂抹一層薄薄的導(dǎo)電膏。

三、解決方案

1.廠家

（1）動側(cè)支撐座用于在現(xiàn)場與導(dǎo)線線夾連接，而廠家應(yīng)明確動側(cè)支撐座與靜側(cè)支撐座的連接在廠家裝配完成，并保證安裝工藝，如果有必要在現(xiàn)場裝配，應(yīng)做好安裝工藝監(jiān)督。

（2）緊固螺栓應(yīng)該保證受力合適，宜采用力矩扳手，避免因螺栓松動加劇接觸面的氧化速度。

圖1 斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2 靜側(cè)支撐座氧化情況

圖3 觸頭座氧化情況

2.試驗人員

當(dāng)斷路器回路電阻超標(biāo)時，應(yīng)考慮到支撐座到觸頭座接觸面可能接觸不良，特別是如果同一個站批量出現(xiàn)這個現(xiàn)象，有可能是出廠時候或者現(xiàn)場安裝時忽視了這個安裝工藝，試驗人員不要急著報缺陷，應(yīng)先排除支撐座到觸頭座接觸面接觸不良的可能性。

四、結(jié)束語

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護設(shè)備，其回路電阻一旦超標(biāo)，就屬于嚴重缺陷，需要盡快處理，避免觸頭在大電流下變形甚至燒熔。但是本文中的案例并不是由于觸頭的接觸電阻超標(biāo)造成的[7-9]。

高壓斷路器的回路電阻包括觸頭座與靜側(cè)支撐座之間、氣缸與動側(cè)支撐座之間、活塞與氣缸之間、合閘狀態(tài)下活塞與靜觸頭之間的接觸電阻，本文的案例屬于靜側(cè)支撐座到觸頭座接觸電阻過高，試驗人員在現(xiàn)場試驗時應(yīng)充分考慮到這種可能性，避免小題大做。110kV 及以上的斷路器一般高度超過6 米，如果需要處理靜側(cè)支撐座到觸頭座接觸電阻過高的缺陷，需要使用升高車，這會給檢修工期帶來麻煩。所以斷路器在安裝時，一定要注意保證安裝工藝，避免漏抹導(dǎo)電膏。