《電工技術(shù)》期刊精選——?真空斷路器故障檢出分析

三余無夢生 2016-08-06

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真空斷路器故障檢出分析

曹小虎1，曹小青2，季伶?zhèn)b2，蔡彬3

（1.甘肅天水超高壓輸變電公司，甘肅天水741000；2.甘肅省蘭州供電公司，甘肅蘭州730050；3.甘肅臨夏電力有限責(zé)任公司，甘肅臨夏731100）

[摘要]針對真空斷路器投運失敗事件，通過運行操作中產(chǎn)生的現(xiàn)象、外觀檢查和電氣試驗結(jié)果，分析判斷出故障所在部位和原因。

關(guān)鍵詞真空斷路器故障真空度交流耐壓

0　引言

真空斷路器普遍應(yīng)用于35kV及以下電壓等級的電網(wǎng)中，與傳統(tǒng)的油斷路器相比具有體積小、重量輕、環(huán)境污染小、開斷容量大、滅弧性能好、運行維護(hù)簡便、機(jī)械和電壽命長等優(yōu)點。真空斷路器作為電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)電器，若存在故障或缺陷，不僅起不到保護(hù)和控制作用，嚴(yán)重時還會影響其它設(shè)備的運行，甚至釀成故障引起電網(wǎng)事故。真空斷路器是以真空作為絕緣和滅弧手段的斷路器，因此，其真空度直接影響到其性能[1]。大量統(tǒng)計資料表明，真空斷路器故障絕大多數(shù)是因真空度下降引起的，所以運用科學(xué)的方法定期或不定期檢測其真空度以便及時發(fā)現(xiàn)故障先兆，對真空斷路器乃至整個系統(tǒng)的安全、可靠運行有著十分重要的意義。更多資訊盡在中國電工網(wǎng)。

1故障經(jīng)過

真空斷路器104所在間隔的原電氣主接線圖如圖1所示。104為ZN28-10型手車式，采用ZMD11-10系列玻璃外殼，中封式縱向磁場觸頭真空滅弧室，并配用CT19型彈簧操作機(jī)構(gòu)，操作機(jī)構(gòu)和真空滅弧室采用前后布置格局。其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓為10kV；額定短路開斷電流為25kA；動穩(wěn)定電流為81kA；額定電流為630A；額定絕緣水平為12/42/75kV；熱穩(wěn)定電流為32.4kA；額定短路關(guān)合電流為63kA；觸頭開距為11±1mm；接觸行程為44±1mm；三相分閘同期性不大于2ms；合閘觸頭彈跳時間不大于2ms。

圖1104間隔的原電氣主接線圖

2009年10月104間隔電容器故障停運，2010年4月電容器故障修復(fù)，修復(fù)后的104間隔電氣主接線如圖2所示。

注：電容器斷路器（電容器QF）為KZN-12/041型真空永磁斷路器。

圖2修復(fù)后104間隔電氣主接線

該間隔停運近半年，根據(jù)規(guī)程[2]要求需對間隔內(nèi)設(shè)備（包括斷路器、刀閘、電流互感器、電纜、電容器組、避雷器等）進(jìn)行試驗，試驗數(shù)據(jù)均合格。該間隔具備投運條件后，對其進(jìn)行送電操作。在操作104斷路器時，聽到斷路器柜內(nèi)發(fā)出“砰”的聲響，于是立即停止操作，并進(jìn)行故障隔離。斷開104斷路器（電容器DL也斷開）并拉至檢修位置進(jìn)行檢查，104實際機(jī)械和電氣指示均在分閘位置，然而104間隔帶電顯示裝置卻顯示A相回路導(dǎo)通，檢查斷路器操作回路正常，隨即拉出手車進(jìn)行電氣試驗檢查，確定故障原因和部位。

2故障檢查

2.1外觀檢查

拉出手車斷路器后，檢查真空滅弧室外觀，發(fā)現(xiàn)A相真空滅弧室內(nèi)部屏蔽罩表面發(fā)黑且有灼傷。正常時真空滅弧室內(nèi)部的屏蔽罩等部件表面顏色應(yīng)明亮，當(dāng)真空度嚴(yán)重降低時，部件表面的顏色才變暗，因此從外觀可初步判定A相真空滅弧室的真空度已嚴(yán)重下降。

2.2電氣試驗

2.2.1導(dǎo)通檢查

用萬用表分別檢查斷路器三相導(dǎo)通情況，動靜觸頭間不導(dǎo)通，說明斷路器已正常斷開。在隨后的檢查中還發(fā)現(xiàn)104斷路器機(jī)械和電氣指示均在分閘位置，但測試結(jié)果卻顯示A相回路導(dǎo)通，B、C相不通，這說明A相并未在分閘位置（未正常斷開），斷路器分閘后仍處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，據(jù)此可判斷A相斷口絕緣損壞。

2.2.2絕緣檢查

對104斷路器主回路對地、相間及斷口進(jìn)行絕緣試驗，結(jié)果見表1。

首先，用3124型兆歐表檢測104真空斷路器三相滅弧室斷口間的絕緣電阻，測得B、C兩相合格，但A相滅弧室斷口絕緣電阻為0，此時加在滅弧室斷口上的實際電壓為127V，遠(yuǎn)低于測試電壓2500V。排除滅弧室外殼表面受潮、臟污等因素影響后，檢測結(jié)果依然如前。試驗結(jié)論與之前分析的故障性質(zhì)一致，即該斷路器A相真空度已降低，不能再投運。

其次，對斷路器三相分別進(jìn)行交流耐壓試驗，發(fā)現(xiàn)B、C兩相均能通過42kV、lmin的交流耐壓試驗，而對A相進(jìn)行交流耐壓試驗時，當(dāng)試驗電壓升至2.4kV時，A真空滅弧室就會被擊穿，說明A相滅弧室真空已失效。

最后，用手輕拉A相動觸頭，發(fā)現(xiàn)觸頭能自由輕松滑動，表明滅弧室已漏氣，室內(nèi)外壓力相同。因此，可判斷A相滅弧室出現(xiàn)漏氣點，導(dǎo)致其內(nèi)部真空消失，動靜觸頭斷口間全靠空氣絕緣；同時由于觸頭開距短，約為l1mm，故其絕緣電阻下降極快[3]。

表1絕緣檢查測量結(jié)果

2.2.3真空度測量

使用HZK200B真空度測試儀對104斷路器的真空度進(jìn)行定量檢測，真空度分別為25、1.95×10-5、2.14×10-5Pa，A相滅弧室真空度與其它兩相存在明顯差別。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)定：真空斷路器在允許儲存期期末，真空滅弧室內(nèi)部氣體壓強(qiáng)不得大于6.6×1O-2Pa；真空滅弧室隨同真空斷路器出廠時的真空滅弧室內(nèi)部氣體壓強(qiáng)不得大于1.33×1O-2Pa。由此可知，A相滅弧室真空度已嚴(yán)重失效，B、C相均正常。

3 故障處理

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