关于断路器的典型故障分析及预防措施探讨

来源:用户上传      作者:靳康怡　贺冰

　　摘 要：断路器是一种用于控制电流的开关装置，可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，并具备完善的灭弧结构和足够的断流能力。当系统发生故障时，保护装置可通过断路器自动将回路断开。这不仅保护了电网设备、系统的安全，更预防了人身安全事故的产生。然而在运行中，断路器由于各种原因可能会出现异常。本篇笔者列举了一些断路器常见的故障，并针对这些故障进行分析，提出了解决、预防断路器故障的方案。
　　关键词：断路器;常见故障;解决措施;预防措施
　　一、断路器常见故障
　　（一）断路器拒动故障
　　由于拒动后将会延长故障切除时间，除加重被控制设备的损坏程度外，极易扩大事故影响范围，可能使单条回路故障扩散至整个母线，甚至导致全站停电、电网震荡等，容易扩大为系统事故或大面积停电事故。
　　（二）操动机构缺陷
　　（1）气动机构。此类机构在上世纪90年代至2010年期间应用广泛，目前仍有大量老设备在运。此类机构往往因高压气体泄露导致频繁打压，甚至影响断路器动作。
　　（2）弹簧机构。对弹簧机构，其机械故障的主要原因常表现为弹簧卡涩不灵活，或锁扣调整不当。此处卡涩，既可能源于装配调整不当，也可能是因为维护不良所致。
　　（3）液压机构。断路器液压机构主要有液压氮气机构、液压弹簧机构两类，基本原理为利用液压油泵为氮气储压筒或弹簧储能，利用此能量完成断路器动作。此类机构由于可储存较大的势能，断路器动作时可提供更快的动作速度，故而常用于超高压、特高压电网设备中。但由于液压回路复杂、内部压力大，常出现液壓油渗漏、压力不能保持等故障。
　　（三）SF6气体泄漏
　　SF6作为优良的绝缘气体，近年来已取代绝缘油，成为断路器领域最主要的绝缘和灭弧介质。然而，相较于绝缘油，气体更易泄漏，且由于SF6无色、无味的特性，当其泄漏时隐蔽性较高，往往当发现时设备内压力已出现明显下降，影响断路器绝缘及灭弧性能。
　　二、断路器故障的原因及解决措施
　　（一）断路器拒分、拒合故障的分析
　　首先，高压断路器远方操作不能合间，这是断路器常常出现的故障之一。断路器电气控制回路缺陷，常由辅助开关、微动开关故障造成。辅助开关的故障多数为切换不到位，或上次切换后接触不良，造成拒动。微动开关则主要是指各类机构的联锁、保护开关。统计资料表明，微动开关故障约占断路器电气回路故障的50%左右。
　　（二）操动机构故障原因及解决措施
　　（1）气动机构。气动机构利用空气压缩机，将压缩空气储存在储压筒中，以此带动断路器触头动作，此类机构常应用于LW13及LW23型断路器。由于空气储压筒中的压缩空气压力超过30MPa，压力较高的压缩空气易从空气管路、逆止阀处泄漏。现场检修时需要将设备停电后，释放剩余高压气体后对漏点进行清洁、加固，或更换逆止阀。
　　（2）弹簧机构。当弹簧机构螺钉销钉未紧固，或防松结构有缺陷时，常出现连接部位松动、变位，导致断路器动作可靠性下降、分合速度不达标。值得注意的是，当断路器分合速度不达标时，可能导致灭弧室无法快速熄灭电弧，轻则严重烧损电触头，影响正常运行时的接触电阻，重则使灭弧室迅速升温，最终可能引起灭弧室爆炸。
　　（3）液压机构。液压机构内油路复杂，一般可分为储能模块、控制模块、油压开关、邮箱四部分。各模块间必须密封良好，无内、外渗漏。当液压机构压力不能保持，油泵启动频繁时，应先检查储能及控制模块有无明显外渗漏，若无，则需要停电后拆解液压机构，检查模块间是否有内漏、密封圈是否完好、液压油内是否有杂质等。再者，气温变化也容易造成液压机构的故障。天冷时，各类杂质在液压油内的溶解度降低，将导致更多杂质析出、阻塞油路或影响液压油密封。
　　（三）SF6气体严重漏气处理
　　当SF6气体年漏气率大于1%时，则必须对该漏气情况进行处理。应在设备停电后进行气体回收、抽真空，拆解漏气部分，更换吸附剂、密封圈，并重新涂抹专用密封胶。处理时，工作人员应站在上风口处，必要时戴防毒面具。室内SF6气体泄漏时，还应开启风机通风15min，并检测室内SF6气体含量少于1000μL/L，氧气浓度不低于18%后人员方可进入室内。
　　三、预防措施
　　（一）预防高压断路器拒动
　　定期对断路器开展防拒动检查，做好机构箱应有的通风和防潮措施;辅助开关应安装牢固，防止因多次操作松动变位;分、合闸铁芯应动作灵活，无卡涩现象，以防拒分或拒合。
　　（二）防止操作机构故障
　　各运行、维护单位应根据可能出现的系统最大运行方式及可能采用的各种运行方式，每年定期核算开关设备开断的短路电流，并采取以下机构反事故措施：
　　（1）保证机构箱内加热器、温控器、除湿器良好，使机构箱在潮湿季节或气温突变时保持干燥和恒温。
　　（2）经常注意监视机构压力及油位，发现油位过低或渗漏油时应及时处理。
　　（3）为保持液压油的清洁，防止漏压，在运行中每隔2年将油过滤一次。阀体解体检修必须在室内，并用海绵控拭零部件。
　　（三）持续关注SF6气体压力
　　对断路器除定期进行预防性试验外，在季节交替时应增加检查和试验次数，及时发现因温度变化导致的密封不良情况。除关注SF6压力表示数外，应定期对设备进行红外检漏及超声局放检测，确保时刻掌握设备运行工况。
　　四、总结
　　断路器故障后可能造成的危害是极为严重的，不仅有可能会对电网造成巨大的危害，而且有可能会对人身产生威胁，引发较为严重的安全事故。在上述文章中，笔者对断路器常见故障进行了列举，针对各类故障逐一分析，并探讨了预防这些故障的方案。
　　参考文献：
　　[1]许杨，陈小军，李锋锋，等.550kV断路器典型故障分析[J].高压电器，2013（12）：80-87.
　　[2]一起220kV断路器单相拒合故障分析及防范措施[J].电力自动化设备，2011，31（5）：145-147.
　　[3]郭建华.SF6断路器故障原因分析与预防措施[J].石化技术，2017，24（7）：262.
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