DQZHAN技術(shù)訊：斷路器的事故原因分析

現(xiàn)場多年對斷路器的事故統(tǒng)計表明，其運(yùn)行事故的主要類型如下；

（1）操動失靈；

（2）絕緣故障；

（3）開斷、關(guān)合性能**；

（4）導(dǎo)電性能**。

產(chǎn)生事故的原因，一般可大致分為技術(shù)原因和工作原因兩大類。所謂技術(shù)原因，是指產(chǎn)品本身或運(yùn)行方式的缺陷；所謂工作原因，是指造成這些缺陷的工作者過失。本節(jié)將分析這兩方面的原因。

事故的技術(shù)原因分析

（一）操動失靈

操動失靈表現(xiàn)為斷路器拖動或誤動。由于高壓斷路器*基本、*重要的功能是正確動作并迅速切除電網(wǎng)故障。若斷路器發(fā)生拖動或誤動，將對電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，主要是：①）擴(kuò)大事故影響范圍，可能使本來只有一個回路故障擴(kuò)大為整個母線，甚至全所、全廠停電；②如果延長了故障切除時間，將要影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定和加重被控制設(shè)備的損壞程度；③造成非全相運(yùn)行。其結(jié)果往往導(dǎo)致電網(wǎng)保護(hù)不正常動作和產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，容易擴(kuò)大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。例如。某發(fā)電廠在小號發(fā)電機(jī)停機(jī)解裂操作中，袖子SW2一220型少油斷路器拉桿強(qiáng)度不足而折斷，B相未斷開，造成非全相運(yùn)行，使4號主變壓器中性點(diǎn)間隙發(fā)生火花放電，電弧波及220kV東下母線，使母線差動保護(hù)動作，2號發(fā)電機(jī)及兩條線路跳閘，又由于負(fù)序電流的影響，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極主絕緣幾乎全部損壞。

導(dǎo)致操動失靈的主要原因有：

（1）操動機(jī)構(gòu)缺陷；

（2）斷路器本體機(jī)械缺陷；

（3）操作（控制）電源缺陷。

具體分析如下。

1．操動機(jī)構(gòu)缺陷。

操動機(jī)構(gòu)包括電磁機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)

  現(xiàn)場統(tǒng)計表明，操動機(jī)構(gòu)缺陷是操動失靈的主要原因，大約占70％左右。對電磁與彈簧機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)機(jī)械故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀，既可能是因?yàn)樵b配調(diào)整不靈活，也可能是因?yàn)榫S護(hù)**所致、造成機(jī)構(gòu)機(jī)械故障的另一個原因是鎖扣調(diào)整不當(dāng)，運(yùn)行中斷路器自跳（跳閘）多半是此類原因。各連接部位松動、變位，多半是由于螺釘未擰緊、銷釘未上好或原防松結(jié)構(gòu)有缺陷。值得注意的是，松動、變位故障遠(yuǎn)多于零部件損壞，由此可見，防止松動的意義并不亞于防止零部件損壞。

  對液壓機(jī)構(gòu)，其機(jī)械故障主要是密封**造成的，因此保證高油壓部位密封可靠是特別重要的。

  對機(jī)構(gòu)的電氣缺陷所造成的事故，主要是由輔助開關(guān)、微動開關(guān)缺陷造成的。輔助開關(guān)的故障多數(shù)為不切換，由此往往造成操作線圈燒壞。除此，故障還有是由于切換后接觸**造成拒動。微動開關(guān)主要是指液壓機(jī)構(gòu)等上的聯(lián)鎖、保護(hù)開關(guān)。有SW6型斷器的事故統(tǒng)計資料表明，其微動開關(guān)故障約占其機(jī)構(gòu)電氣故障的50％左右。除輔助開關(guān)、微動開關(guān)缺陷外，機(jī)構(gòu)電氣缺陷中比例*大的為二次回路故障。對于這些“配角的配角”也應(yīng)當(dāng)引起重視。例如。

 （1）某電業(yè)局的220kV變電所，其主變壓器的SW6～220斷路器C相在運(yùn)行中偷跳，造成非全相運(yùn)行，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。其原因是C相機(jī)構(gòu)分閘線圈引出線外皮磨損，與鐵軛窗口放電，構(gòu)成直流系統(tǒng)負(fù)極接地。又由于變電所絕緣監(jiān)視裝置失靈，而不能及時發(fā)現(xiàn)，儀表班在作業(yè)中又誤觸正極，造成直流兩點(diǎn)接地，使斷路器C相偷跳。

 （2）某變電所的SW6一220型少油斷路器，在檢修中，將二次線接錯，以致故障時斷路器拒分，擴(kuò)大為全所停電。

  （3）某發(fā)電廠的SW6一220Ⅰ型少油斷路器，其CY3機(jī)構(gòu)的F4輔助開關(guān)，因制造質(zhì)量**，觸片彈力不足，似接非接。當(dāng)線路故障時，斷路器不能正確分閘，使斷路器失靈保護(hù)動作， 220kV母線停電，少送電 15.5萬 kW· h，少發(fā)電7.5萬 kW· h。

2．?dāng)嗦菲鞅倔w的機(jī)械缺陷

  造成斷路器本體操動失靈的缺陷，皆為機(jī)械缺陷。其中包括瓷瓶損壞、連接部位松動,零部件損壞和異物卡澀等。例如；某發(fā)電廠的3號發(fā)電機(jī)一變壓器的SW7一220型少油斷路器，在并網(wǎng)操作時C相拒合，造成非全相運(yùn)行，使220kV母聯(lián)、線路斷路器跳閘，少發(fā)電40萬kW·h。事故的原因是，該斷路器操作已達(dá)3600次，部件磨損嚴(yán)重，變直機(jī)構(gòu)變形，又未及時進(jìn)行檢修、更換，終于釀成事故。

  對SW7一220型少油斷路器具有特殊的“晚動”故障，其原因是：該型斷路器滅弧室內(nèi)和三角箱內(nèi)的油是隔絕的。為了避免運(yùn)行中滅弧室的油漏進(jìn)三角箱，一般都把導(dǎo)電桿動密封調(diào)得很緊，當(dāng)夏季氣溫上升時，動密封往往會把導(dǎo)電桿抱住，當(dāng)斷路器接到分閘命令時，導(dǎo)電桿運(yùn)動要克服此抱緊力，往往晚幾十至幾百毫米才能完成分閘動作。對這種“晚動”現(xiàn)象，在事故后僅檢查斷路器不易查出，只有看故障錄波器示波圖才可發(fā)現(xiàn)。為了避免此類事故發(fā)生，在SW7～220型少油斷路器檢修工藝中已對導(dǎo)電桿的撥出力的允許范圍作了規(guī)定，只要認(rèn)真執(zhí)行檢修工藝，運(yùn)行中便不會發(fā)生“晚動”事故。

3．操作（控制）電源缺陷

  斷路器的操作電源缺陷，也是造成操動失靈的三大根源之一。在操作電源缺陷中，操作電壓不足是*常見的缺陷。其原因多半是由于電站采用交流電源經(jīng)硅整流后作操作電源，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，電源電壓大幅度降低，或雖有蓄電池組，但操作電源至斷路器處連線壓降太大，使實(shí)際操作電壓低于規(guī)定的下限。例如某變電所因一條配電線路發(fā)生故障，斷路器在重合時爆炸；另一變電所44kV線路相位接錯，合閘并網(wǎng)時斷路器爆炸。這些都是由于硅整流器電源由本變電所供給，當(dāng)線路故障時，母線電壓降低所致。因此，1982年原水利電力部制訂了《關(guān)于變電所操作能源的暫行規(guī)定》，要求新建變電所不得再采用硅整流作為操作電源，建議推廣采用蓄電池和儲能式操動機(jī)構(gòu)，對已有變電所進(jìn)行操作電源改造和完善，并加強(qiáng)管理。

（二）絕緣事故

  斷路器絕緣事故，可分為內(nèi)絕緣事故與外絕緣事故。內(nèi)絕緣事故造成的危害，通常比外絕緣更大。

1．內(nèi)絕緣事故

  內(nèi)絕緣事故主要有套管和電流互感器事故，其原因主要是進(jìn)水受潮；其次是油質(zhì)劣化和油量不足。也有是由于某些主絕緣件絕緣質(zhì)量有問題造成的。例如：

 （1）某變電所的 SW6一220型少油斷路器，其B相北柱在運(yùn)行電壓下發(fā)生爆炸，造成3個大型變電所全停， 28個中型變電所停電，少送電量達(dá)6萬kW·h。事故原因是鋁帽進(jìn)水，絕緣拉桿受潮。實(shí)際上，在預(yù)防性試驗(yàn)中，已發(fā)現(xiàn)油耐壓值低（只有18．8kV／2．5mm），但未及時安排停運(yùn)處理，以致釀成內(nèi)絕緣閃絡(luò)，斷路器爆炸。

 （2）某變電所的一臺SW3一110G型少油斷路器，檢修時放出約20kg水。由于進(jìn)水使絕緣部件受潮閃絡(luò)甚至爆炸者不少。該省僅1年就發(fā)生了4次爆炸事故。進(jìn)水的原因主要是；鋁帽與帽蓋結(jié)構(gòu)不合理或有砂眼氣孔；安裝工藝不嚴(yán)。進(jìn)水的路徑一般是從螺絲沿面進(jìn)入滅弧室或沿噴口頂部開孔銷滲入。

 （3）某水電站的SW7一220型少油斷路器，在運(yùn)行中B相突然爆炸。引起事故的主要原因是由于開關(guān)油中有水分，使絕緣拉桿受潮，絕緣強(qiáng)度降低，以致在正常電壓下，絕緣拉桿發(fā)生沿面閃絡(luò)而釀成事故。

 （4）多次發(fā)生SW2一35型少油斷路器內(nèi)附環(huán)氧樹脂絕緣電流互感器絕緣擊穿、引起斷路器爆炸事故。其主要原因是環(huán)氧樹脂澆注質(zhì)量**，內(nèi)部存在氣泡，引起局部放電。其次是電流互感器頸部均壓結(jié)構(gòu)不合理，使其頸部電場比較集中。

  順便指出，斷路器進(jìn)水，不僅會影響其絕緣性能，也可能導(dǎo)致拒動。例如，安徽某臺SW4一110型少油斷路器，由于三角箱大量進(jìn)水，結(jié)果在冬季結(jié)成冰，導(dǎo)致斷路器拒動。

2．外絕緣事故

  外絕緣事故主要是由于污閃和雷擊引起斷路器閃絡(luò)、爆炸事故。污閃的原因主要是瓷瓶泄漏距離校小，不適于污穢地區(qū)使用；其次是斷路器滲油、漏油，使其瓷裙上容易積聚污穢而引起閃絡(luò)。例如：

（1）某電廠的SW4一220型少油斷路器，因滲油套管積塵，在小雨時發(fā)生了污穢閃絡(luò)，造成220kV變電所全部停電事故。

（2）某水電廠的DW8��35型多油斷路器因雷電過電壓造成外絕緣閃絡(luò)事故。

（三）開斷、關(guān)合性能事放

 開斷、關(guān)合任務(wù)是對斷路器*嚴(yán)酷的考驗(yàn)。現(xiàn)場統(tǒng)計表明，由于嚴(yán)重的開斷、關(guān)合條件，在運(yùn)行中出現(xiàn)的機(jī)率較小，故一般斷路器開斷、關(guān)合性能事故的比例不大。絕大多數(shù)開斷、關(guān)合事故的主要原因是由于斷路器有明顯的機(jī)械缺陷，其次是缺油或油質(zhì)不符要求。也有是由于斷路器斷流能力不足。但前者較多，因?yàn)橛邢喈?dāng)數(shù)量的事故發(fā)生于分、合小容量，甚至是分、合負(fù)荷電流。例如，某變電所1號主變壓器的二次例斷路器SW2一60G型，當(dāng)時63kV母線發(fā)生帶地線合閘事故，斷路器跳閘重合時，B、C兩相瓷套爆裂，井噴油著火。經(jīng)核算，**次開斷的短路容量為、1500MVA，4.5s重合后，開斷容量僅為600MVA，遠(yuǎn)低于銘牌容量2500MVA，故不屬于開斷容量不足事故。該型斷路器本來存在著正常操作時上帽噴油的缺陷。這臺斷路器原先是由運(yùn)行單位自己加工完善化，排氣孔的大小和位置是否正確，裝配后是否被堵塞都值得懷疑。

（四）導(dǎo)電性能**事故

  導(dǎo)電性能**的事故，在斷路器事故中占的比例較小，其原因是：①多數(shù)斷路器的實(shí)際負(fù)荷電流遠(yuǎn)小于其額定值；②靜止?fàn)顟B(tài)下的導(dǎo)電性能容易得到保證。

  現(xiàn)場事故統(tǒng)計資料分析表明，導(dǎo)電性能**故障主要是由機(jī)械缺陷引起的。其中有：①接觸**。包括接觸面不清潔，接觸大小及接觸壓力不足；②脫落、卡阻。如銅鎢觸頭脫落等；③接觸處螺釘松動；④軟連接折斷等。