关于SF6高压断路器的几种故障原因分析和处理措施.doc

关于SF6高压断路器的几种故障原因分析和处理方法关键词：SF6断路器，故障，分析，处理Keyword:SF6 circuit breaker，fault，analysis，treatment摘要：对SF6高压断路器的简单介绍，对SF6高压断路器在实际运行中出现的几种故障进行原因分析，并提出处理方法。Abstract:the brief introduction of SF6 circuit breaker, the faults occurred in practical service for the SF6 circuit breaker are analyzed in detail and the solution is put forward.引言在电力系统中，高压断路器是发、输、变、配电环节接通、分断电路和保护电路的重要设备之一。它既能切换正常负荷电流和空载电流，又可在系统发生故障时配合继电保护装置迅速断开故障点。为此，要求高压断路器必须可靠工作，以保证电力系统安全运行。高压断路器按其灭弧介质分类有多种，常见的可分为：SF6高压断路器、真空断路器、油断路器等。在我国电力系统主网（也称城网）中，油断路器所占比例已经大大减少，根据2005年底统计，华北网无油化率81.04，河北南网无油化率88.93，目前占主导地位的是真空断路器和SF6断路器，尤其在110kV及以上电力系统中，SF6断路器占有绝对的主导地位。SF6断路器是以SF6气体为绝缘介质和灭弧介质的断路器。SF6气体属于惰性气体，纯净的SF6气体是无色、无味、无毒的，是当今电力系统中较为理想的绝缘和灭弧介质。SF6断路器的灭弧原理自该型断路器投入市场以来共经历了三代更新：第一代压气式，第二代热膨胀式，第三代自能式。目前在电力系统中广泛推崇的是第三代自能式断路器，它充分利用电弧的“阻塞效应”，来提高灭弧室SF6气体压力，从而达到灭弧的目的。当今部分厂家在“自能式”的基础上，推出了“触头双动原理”的断路器，该设备的操作功较其它设备的操作功降低了65%左右，大大减少了对基础的冲击力。几种故障原因分析和处理方法1. SF6断路器本体故障1.1SF6气体泄露故障 SF6断路器是少维护、长寿命断路器，为保证SF6断路器的长寿命，密封则成为SF6断路器的关键工艺技术之一。SF6断路器一旦发生大量泄漏或频繁性的泄漏，则其优点全部荡然无存（国标规定SF6断路器的SF6气体泄露率为1%/年）。因此各生产SF6断路器的断路器厂家从解决SF6气体泄露方面大下改进措施。SF6气体泄露的原因有很多，比如：密封胶的失效、密封胶圈的老化、瓷瓶破损、砂眼等。那发生SF6气体泄露故障后，该如何解决呢？主要采用以下措施：a. 检查瓷瓶是否有破损，如果存在，立即更换；b. 用较浓的肥皂液涂抹管路连接处或有疑问的部位，检查是否有砂眼或密封件不良等现象存在，如果存在，立即更换。检查时可；c. 用包扎法（即塑料薄膜）包扎断路器的可能漏气的部位，比如：管路的连接处、瓷瓶连接处等，静止12小时后，使用定性/定量SF6气体检漏仪检测包扎处（现场使用定性检漏仪检测即可）。查处漏点后，在条件允许的情况下现场更换密封胶圈，重新涂抹密封胶，解除漏气点的故障。如果条件不允许，设备需要返厂维修。1.2灭弧室内SF6气体微水超标SF6断路器是采用SF6气体绝缘和灭弧的，所以对于SF6气体的水份含量有严格要求。水份含量大必影响到断路器内SF6气体的绝缘性能和灭弧性能。处理方法：使用专用设备对故障断路器进行抽真空、干燥处理，直到断路器微水含量符合标准要求。抽真空时，应按DLT 6031996气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程中规定的程序作业。（1）真空度达到133 Pa时开始计时，维持真空泵运转至少在30min以上；（2）停泵并与泵隔离，静观30min后才能读取真空度A；（3）再静观5 h以上，读取真空度B，要求BA 67 Pa(极限允许值133 Pa)合格，否则，要先检测泄漏点。1.3断路器主导电回路电阻超标测量回路电阻主要是检查断路器本体一次主导电回路的装配工艺或运行中有否变化，如固定接触部位螺丝是否压紧，动接触部位弹簧紧力、触头居中程度等。电力系统对断路器的主回路电阻有专门特殊的规定，所以断路器的主回路电阻要求必须小于标准要求。但是在安装、检修期间也常常发生主回路电阻超标的问题，如110kV断路器曾经出现大于200的故障现象。断路器主回路电阻是否满足要求关键在于断路器的接触部位是否接触良好，一般来说动接触（如动、静触头）的问题多一些。回路电阻超标的原因很多，以下总结了三相机械联动式断路器和三相电气联动式断路器回路电阻超标的一些原因。（1）三相机械联动式断路器（主要针对110kV及以下断路器） 该类断路器采用一个操动机构，通过连杆传动，实现三相分合闸。三相机械联动式断路器需要在现场三相连接调整，如瓷柱的固定、连杆的连接、气体管路的连接，这种连接调整会提高主回路电阻不合格故障的发生率。a. 检查断路器本体是否有位移、地脚固定的螺栓是否有松动。断路器本体位移直接影响断路器在合闸状态下，连杆的推动使瓷柱发生位移，既而影响到动静触头接触行程减少，回路电阻超标。处理方法：轻微移动瓷柱，紧固固定螺栓，测量主回路电阻，直到合格。b.检查一次线与断路器两个接线端子之间是否有污垢存在。处理方法：清除两者之间的污垢。c.检查连杆系统的螺栓是否有脱落、折弯，连杆是否有弯曲现象发生。处理方法：更换连杆，更换不合格的螺栓并紧固。d.检查机构箱内合闸弹簧的状态，弹簧的强度不够，也可能造成合闸没有完全到位，主回路电阻偏大。处理方法：更换合闸弹簧。e.断路器主动静触头的烧伤也是造成回路电阻不合格的原因。一般来说，由于断路器熄弧时应只烧蚀灭弧触头，主触头应永不烧损，不会影响回路电阻值，但在实际运行中确实发现过主触头烧损现象。 处理方法：更换动静触头。（2）三相电气联动式断路器 三相电气联动式断路器由于本体三相间为电气联动，所以不存在相间机械联动移位问题。三相电气联动式断路器安装时，主要考虑运输过程中对回路电阻造成的影响；运行后回路电阻超标原因与三相机械联动式断路器的b、d、e项相同，在此不再重复介绍。2.操动机构相关故障根据断路器的故障调查，44%的大故障与39.4%的小故障与操动机构有关，操动机构是目前最容易出问题的部件。液压操动机构的小故障率比弹簧操动机构高七倍，而气动机构的小故障率比弹簧操动机构高二倍，这也是当今电力系统中弹簧操动机构比较受宠的重要原因。本节主要针对配用弹簧操动机构SF6断路器对部分故障进行分析和处理。2.1不储能（1）电机不转动储能电机电气回路如图1所示，储能行程开关XK1、XK2的接点接触不良，将直接造成储能电机的两端电压过低甚至无电压，使电机无法转动。另外电机的换向器接触不良，绕组的烧毁将直接造成电机的不转动。图1发现电机不转动后，将断路器的一次、二次回路电源全部断开，用万用表检查行程开关的常闭接点，如果电阻较大，则应对其进行清洗或者更换；然后检测电机绕组两侧的电阻，若电阻不正常，则应考虑电机绕组的引线处是否脱焊，电机绕组是否烧坏。紧急情况下，需要更换储能电机，对更换下来的电机进行维修。若是直流电机，还应考虑碳刷与换向器的接触情况，若接触不良，更换碳刷。（2）电机转动不停而弹簧储不上能在实际工作中，此类故障多数是由于棘爪的压紧弹簧疲劳、折断、脱落等造成的，也有少数是由于棘爪的端部严重磨损造成的。电机转动时，棘爪与凸轮上的缺口接触处由于以上原因会出现打滑现象，造成储能轴不停转动，弹簧储不上能。而行程开关始终处于闭合状态，以致使电机转动不停。发生故障后，首先检查棘爪的压紧弹簧是否有问题，若损坏，需要将弹簧进行更换；若压紧弹簧正常，可用手动机械对机构储能，看轴套是否转动，若轴套不转动，则是减速箱内蜗轮、蜗杆等故障，更换减速箱部分。若轴套转动，在手动机械式对机构储能过程中，观察棘爪与凸轮缺口处是否接触良好，是否打滑，如有该现象出现，更换棘爪。2.2合不上闸故障合闸的成功与否关键在于合闸脱扣器是否可靠释放合闸弹簧的能量，以及分闸掣子是否将分闸磙子可靠锁住，原因分析如下：（1）控制回路故障。合闸电气回路如图2所示，储能电机行程开关XK3的接点接触不良、防跳继电器触点FJ1接触不良、辅助接点DL2的常闭触点接触不良、SF6密度继电器接点MK1接触不良等都可能造成合闸线圈HQ无电压或电压过低，使断路器拒合或延长合闸时间。处理方法：检查储能电机行程开关XK3触点、防跳继电器触点FJ1触点、辅助接点DL2的常闭触点、SF6密度继电器接点MK1触点接触是否良好，如有接触不良现象，对相应的接点进行清洗或更换。图2（2）合闸电磁铁烧坏、脱落或卡涩，将直接造成断路器合闸不动作或合闸不到位等。部分合闸电磁铁由于特殊原因和周围环境（灰尘等）容易造成线圈的烧坏；电磁铁脱落则是由于断路器在分、合闸操作中产生的振动造成的，长期的振动可使电磁铁的固定螺栓松动，甚至脱落；卡涩现象可能是由于灰尘的进入等原因造成脱扣器动作时摩擦力增大。处理方法：用万用表检测合闸线圈的电阻，如电阻偏离正常值过大，则更换该线圈；检查合闸脱扣器是否有松动和脱落现象，如松动或脱落则进行紧固；检查合闸脱扣器的铁心是否有卡涩现象，如有则将拆下铁心，清洗脱扣器内部和铁心的污垢，完毕后将铁心复位。（3）合闸磙子和合闸掣子由于长期的摩擦，表面难免有凹凸现象，这样使合闸磙子和合闸掣子脱离时的摩擦力增大；另外，合闸磙子和合闸掣子因为灰尘等因素的影响，也会增大摩擦力，使转动时困难。所有这些原因都可能造成合闸电磁铁保持带电而断路器不能合闸。 处理方法：检查合闸磙子和合闸掣子的表面有无裂痕及凹凸现象，合闸磙子转动时有无卡涩和偏心现象。转动时卡涩，则对其进行清洗；如转动时偏心或表面有裂痕和凹凸现象，则更换相应部件。（4）分闸掣子组件的回转弹簧疲劳或回转轴卡涩，在对断路器进行合闸操作时，分闸磙子使分闸掣子抬起，待触头闭合，分闸磙子回落到位时，分闸掣子因以上原因没有回转到位，使分闸磙子失去支撑，断路器跳闸。 处理方法：检查分闸掣子组件，确认回转轴是否卡涩，如卡涩，则对回转轴进行清洗，如不卡涩则考虑分闸掣子组件的回转弹簧疲劳程度，更换相应部件。（5）除以上几种可能造成断路器合闸失败的原因外，另外断路器绝缘拉杆的折断和脱落也是造成合闸失败的原因之一。处理方法：当确认确实是由于断路器的绝缘拉杆的折断或脱落造成合闸失败，基于SF6断路器的结构和对环境的特殊要求，该故障只能返厂进行更换绝缘拉杆的处理。需要注意的是：经过以上故障处理后的断路器，需要进行低电压试验，合格后方可投入运行（对合闸来说一般不要求进行低电压特性检测，除非用户的订货技术条件中有规定才做试验。）。2.3分不开闸故障分闸的成功与否关键在于分闸脱扣器是否成功释放分闸弹簧的能量，故障原因分析如下：（1）控制回路故障。分闸电气回路图如图3所示，辅助接点DL3的常闭触点接触不良、SF6密度继电器接点MK2接触不良等都可能造成分闸线圈TQ无电压或电压过低，使断路器拒分。处理方法：检查辅助接点DL3的常闭触点、SF6密度继电器接点MK2是否接触不良，如接触不良，则进行清洗或更换。图3（2）分闸电磁铁烧坏、脱落或卡涩等，将直接造成断路器分闸不动作。处理方法：用万用表检测分闸线圈的电阻，如电阻偏离正常值过大，则更换该线圈；检查分闸脱扣器是否有松动和脱落现象，如松动或脱落则进行紧固；检查分闸脱扣器的铁心是否有卡涩现象，如有则将拆下铁心，清洗脱扣器内部和铁心的污垢，完毕后将铁心复位。（3）分闸磙子和分闸掣子由于长期的摩擦，表面有凹凸