高压断路器的故障类型与机理.doc

高压断路器的故障类型与机理分析【摘要】现在的电力系统事故已经不再单纯的以其对电力系统的危害来衡量它造成的经济损失。如果按我国权威部门指出的非计划停电所造成的直接损失、间接损失、社会损失的比例为1:4:6来估计损失的话，设备费用反而只占很小一部分。从这种意义上讲，加强对诸如断路器等高事故电力元件的状态监测是减少损失的最佳途径。所以，对断路器进行状态监测与故障诊断，是对断路器状态预知的基础，也是提高供、配电可靠性的必由之路。【关键词】高压断路器；经济损失；状态监测；供电可靠性；故障诊断引言在电网全球互联的趋势下，电网规模巨大，电力系统的安全运行就显得更加重要，因而对在电力系统中承担着控制和保护双重功能的高压断路器的正常运行提出了更高的要求。但是在供、配电系统中（该系统电力元件主要包括：变压器、高压断路器、输电线等），断路器所导致的非计划停电事故，无论是在事故次数，还是在事故所造成的停电时间上都占据总量的60%以上。拒动故障分析.1机械原因由于操动机构及其传动系统机械故障而导致断路器拒动占65%以上。具体故障有机构卡涩，部件变形、位移、损坏，分合闸铁芯松动卡涩，轴销松断，脱扣失灵等。其中，机构卡涩故障次数最多，其原因：一是因为分（合）闸线圈铁芯配合精度差，运动过程中阻力大；二是因为线圈及传动部件发生机械变形或损坏；三是因为液压机构阀体内阀杆等部件锈蚀造成的。轴销松断主要是绝缘拉杆（或提升杆）与金属接头连接处轴销断裂或松脱。造成机械故障的原因主要是制造质量及安装、调试、检修的问题。.2电气原因在拒动故障中，因电气控制和辅助回路问题而造成的占总故障的32%左右。具体故障有分合闸线圈烧损，辅助开关故障，合闸接触器故障，二次接线故障，分闸回路电阻烧毁，操作电源故障，保险丝烧断等。其中分合闸线圈烧损基本上是机械故障引起线圈长时间带电所致；辅助开关及合闸接触器故障虽表现为二次故障，实际多为接点转换不灵或不切换等机械原因引起的；二次接线故障基本是由于二次线接触不良、断线及端子松动引起的。误动故障分析高压断路器的误动故障主要是由二次回路接线和操动机构机械故障引起的。二次回路原因，最主要的原因是由于二次回路接线端子排受潮而使绝缘降低，从而引发合闸回路和分闸回路接线端子之间放电短路，造成断路器的误动。其他原因还有：由于二次元件制造质量差，二次电缆破损而引起的断路器误动；断路器的最低操作电压低于标准要求值，在外界干扰下易使断路器发生误动；继电保护装置误动作。液压机构原因，主要原因是由于断路器出厂时装配质量差，阀体紧固不够、清洁度差而导致密封圈损坏，从而引起液压油泄露或者机械机构泄压，最终导致断路器强跳或者闭锁。弹簧操动机构原因，主要原因是在对断路器检修时，操动机构分（合）闸垫子尺寸调整不合适而使弹簧的预压缩量不当，从而导致弹簧机构无法保持而引起断路器自分或者自合。绝缘故障分析从统计数据中可以看出，高压断路器的绝缘故障发生的次数是最多的，发生的故障主要有：外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压引起的闪络击穿，绝缘拉杆闪络，瓷套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，电流互感器闪络、击穿、爆炸等。其中，内绝缘故障、外绝缘和瓷套闪络故障发生次数较多。内绝缘故障，主要原因是由于在断路器的内部存在异物，这些异物有的是在安装过程中产生的，也有的是在断路器运行一段时间后，本体内产生的剥落物，这些异物的存在导致了断路器本体内部发生放电故障。另外，由于触头及屏蔽罩磨损而造成金属颗粒脱落，由于这些金属颗粒而使断路器发生内部放电的故障也时有发生，这主要是由于触头及屏蔽罩的安装位置不正引起摩擦所致的。外绝缘和瓷套闪络故障，主要原因是瓷套的外绝缘泄露比距和外型尺寸不符合标准要求，还有就是瓷套的制造质量存在缺陷。高压开关柜发生的绝缘故障也是比较多的，故障主要有柜内放电、电流互感器闪络和相间闪络等形式。主要原因是由于断路器与开关柜不匹配，绝缘尺寸不够，柜内隔板吸潮，爬电距离不足，老旧开关柜改造不彻底，没有进行加强绝缘措施等。另外开关柜内元件存在质量缺陷，如电流互感器、带电显示器等也多次导致相间短路故障。开断与关合故障分析开断与关合故障主要集中在7.212kv电压等级上，少油断路器和真空断路器出现此种故障的较多。少油断路器发生故障的原因主要是由于喷油短路引起灭弧室烧损，从而导致断路器开断能力不足，在关合时发生爆炸事故。真空断路器发生故障的最主要的原因是由于真空灭弧室真空度下降，导致真空断路器开断关合能力下降，引起开断或者关合失败。sf6断路器发生开断与关合故障主要是因为sf6气体泄漏或者微水含量超标引起灭弧能力下降而导致的。载流故障分析高压断路器的载流故障最主要是由于触头接触不良过热或者引线过热造成的。触头接触不良基本是由于动触头与静触头没有完全对中，在操作时喷口与静弧触头撞击而导致灭弧室喷口断裂造成开断关合事故，或者由于触头过热或引线过热而导致载流和绝缘事故。动触头与静触头的对中问题主要是因为在装配过程中没有有效保证触头对中的措施，造成动静触头对中偏差过大，最终导致故障。在7.212kv电压等级发生的载流故障的开关柜主要原因是由于开关柜隔离插头接触不良过热、触头烧融而导致引弧烧毁开关柜。外力及其他故障分析外力及其他故障绝大多数只造成了断路器的障碍，没有造成事故，但是它反映了开关设备存在的事故隐患，威胁设备的安全运行。在外力及其他故障中，液压机构漏油、气动机构漏气、断路器本体漏油占此类故障的55%以上，部件损坏占20%左右，打压频繁占19%。由此可见，外力及其他故障的主要原因是泄露故障和部件损坏。泄露故障，此种故障主要是液压机构漏油和气动机构漏气，打压频繁也是因为机构内漏引起的。主要原因是由于密封圈（垫）老化损坏、阀系统密封不严、压力泵接头质量差、压力表接头泄露和清洁度差引起的。另外由于安全阀动作值不正确，环境温度升高时而使安全阀误动，还有就是安全阀动作后不复归，从而造成机构泄压。液压机构泄露油频繁存在时间已久，在国产断路器中普遍存在，主要是由于厂家制造水平的问题。sf6断路器本体或者气动机构泄露，泄漏点主要出现在表计和管路的接头部位。部件损坏，部件损坏的部位主要有密封件、传动机构部件、拉杆、阀体等。部件损坏的主要原因是由于传动部件机械强度不足，密封件质量差。另外，由于安装、检修质量不高，未能及时发现缺陷而致使断路器缺陷加剧，最终发展成为故障。密封件损坏主要有两方面的原因：一是密封件质量差，易老化，寿命短；二是在检修或装配过程中，密封件受损、位置安装不正或者紧固力过大使密封件变形严重，因而影响其使用寿命。结束语高压断路器在电力系统中承担着控制与保护的双重任务，在电网全球互联的趋势下，电网的规模日益庞大，因此高压断路器在电力系统中的位置也越来越重要，并且对它的正常运行也提出了越来越高的要求。因此，研究高压断路器状态监测和故障诊