《电工技术》期刊精选——?真空断路器故障检出分析

真空断路器故障检出分析

    曹小虎1，曹小青2，季伶侠2，蔡彬3

    （1.甘肃天水超高压输变电公司，甘肃天水741000；2.甘肃省兰州供电公司，甘肃兰州730050；3.甘肃临夏电力有限责任公司，甘肃临夏731100）

    [摘要]针对真空断路器投运失败事件，通过运行操作中产生的现象、外观检查和电气试验结果，分析判断出故障所在部位和原因。

    关键词 真空断路器 故障 真空度 交流耐压

    0　引言

    真空断路器普遍应用于35kV及以下电压等级的电网中，与传统的油断路器相比具有体积小、重量轻、环境污染小、开断容量大、灭弧性能好、运行维护简便、机械和电寿命长等优点。真空断路器作为电力系统中重要的控制和保护电器，若存在故障或缺陷，不仅起不到保护和控制作用，严重时还会影响其它设备的运行，甚至酿成故障引起电网事故。真空断路器是以真空作为绝缘和灭弧手段的断路器，因此，其真空度直接影响到其性能[1]。大量统计资料表明，真空断路器故障绝大多数是因真空度下降引起的，所以运用科学的方法定期或不定期检测其真空度以便及时发现故障先兆，对真空断路器乃至整个系统的安全、可靠运行有着十分重要的意义。更多资讯尽在中国电工网。

    1故障经过

    真空断路器104所在间隔的原电气主接线图如图1所示。104为ZN28-10型手车式，采用ZMD11-10系列玻璃外壳，中封式纵向磁场触头真空灭弧室，并配用CT19型弹簧操作机构，操作机构和真空灭弧室采用前后布置格局。其主要技术参数如下：额定电压为10kV；额定短路开断电流为25kA；动稳定电流为81kA；额定电流为630A；额定绝缘水平为12/42/75kV；热稳定电流为32.4kA；额定短路关合电流为63kA；触头开距为11±1mm；接触行程为44±1mm；三相分闸同期性不大于2ms；合闸触头弹跳时间不大于2ms。

    图1104间隔的原电气主接线图

    2009年10月104间隔电容器故障停运，2010年4月电容器故障修复，修复后的104间隔电气主接线如图2所示。

    注：电容器断路器（电容器QF）为KZN-12/041型真空永磁断路器。

    图2修复后104间隔电气主接线

    该间隔停运近半年，根据规程[2]要求需对间隔内设备（包括断路器、刀闸、电流互感器、电缆、电容器组、避雷器等）进行试验，试验数据均合格。该间隔具备投运条件后，对其进行送电操作。在操作104断路器时，听到断路器柜内发出“砰”的声响，于是立即停止操作，并进行故障隔离。断开104断路器（电容器DL也断开）并拉至检修位置进行检查，104实际机械和电气指示均在分闸位置，然而104间隔带电显示装置却显示A相回路导通，检查断路器操作回路正常，随即拉出手车进行电气试验检查，确定故障原因和部位。

    2故障检查

    2.1外观检查

    拉出手车断路器后，检查真空灭弧室外观，发现A相真空灭弧室内部屏蔽罩表面发黑且有灼伤。正常时真空灭弧室内部的屏蔽罩等部件表面颜色应明亮，当真空度严重降低时，部件表面的颜色才变暗，因此从外观可初步判定A相真空灭弧室的真空度已严重下降。

    2.2电气试验

    2.2.1导通检查

    用万用表分别检查断路器三相导通情况，动静触头间不导通，说明断路器已正常断开。在随后的检查中还发现104断路器机械和电气指示均在分闸位置，但测试结果却显示A相回路导通，B、C相不通，这说明A相并未在分闸位置（未正常断开），断路器分闸后仍处于“导通”状态，据此可判断A相断口绝缘损坏。

    2.2.2绝缘检查

    对104断路器主回路对地、相间及断口进行绝缘试验，结果见表1。

    首先，用3124型兆欧表检测104真空断路器三相灭弧室断口间的绝缘电阻，测得B、C两相合格，但A相灭弧室断口绝缘电阻为0，此时加在灭弧室断口上的实际电压为127V，远低于测试电压2500V。排除灭弧室外壳表面受潮、脏污等因素影响后，检测结果依然如前。试验结论与之前分析的故障性质一致，即该断路器A相真空度已降低，不能再投运。

    其次，对断路器三相分别进行交流耐压试验，发现B、C两相均能通过42kV、lmin的交流耐压试验，而对A相进行交流耐压试验时，当试验电压升至2.4kV时，A真空灭弧室就会被击穿，说明A相灭弧室真空已失效。

    最后，用手轻拉A相动触头，发现触头能自由轻松滑动，表明灭弧室已漏气，室内外压力相同。因此，可判断A相灭弧室出现漏气点，导致其内部真空消失，动静触头断口间全靠空气绝缘；同时由于触头开距短，约为l1mm，故其绝缘电阻下降极快[3]。

    表1绝缘检查测量结果

    2.2.3真空度测量

    使用HZK200B真空度测试仪对104断路器的真空度进行定量检测，真空度分别为25、1.95×10-5、2.14×10-5Pa，A相灭弧室真空度与其它两相存在明显差别。电力行业标准[4]规定：真空断路器在允许储存期期末，真空灭弧室内部气体压强不得大于6.6×1O-2Pa；真空灭弧室随同真空断路器出厂时的真空灭弧室内部气体压强不得大于1.33×1O-2Pa。由此可知，A相灭弧室真空度已严重失效，B、C相均正常。

    3 故障处理

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