陳宏剛 溫定筠 秦 睿 孫亞明 王 斌

（國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，蘭州 730050）

隨著電力設(shè)備的發(fā)展，油載斷路器逐漸淡出電力設(shè)備的舞臺，現(xiàn)今，采用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)的電氣設(shè)備主要有斷路器、變壓器、電纜、GIS 站等。在我國，220kV 電壓等級的設(shè)備約有一半以上采用SF6氣體絕緣；330V 電壓等級的設(shè)備將近100%采用SF6氣體絕緣；550V 電壓等級的設(shè)備及GIS 全部采用SF6氣體絕緣；在110kV 及以上新建輸變電設(shè)備與城網(wǎng)改造中，SF6設(shè)備成為首選；因此，及時測定SF6純度、濕度、泄露，分析判斷SF6氣體分解產(chǎn)物的含量對故障部位的查找顯得日益重要。

在對某330kV 變電站SF6斷路器帶電檢測時，發(fā)現(xiàn)3322 斷路器A 相SF6氣體分解產(chǎn)物含量異常，通過專項診斷檢測及取樣色譜分析，判斷設(shè)備存在重大安全隱患，停運了設(shè)備，并對其進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)并排除了設(shè)備重大安全隱患。

1 設(shè)備基本情況及參數(shù)

該330kV 變電站3322 斷路器2003年5月投運。三相開斷次數(shù)分別為A 相22 次、B 相19 次、C 相12 次；無切斷故障電流和不良工況。2009年4月進行例行試驗，試驗數(shù)據(jù)均合格。

斷路器主要參數(shù)見表1。

表1 330kV 變電站3322 斷路器參數(shù)表

2 設(shè)備異常情況

某日，對3322 斷路器A 相進行SF6分解產(chǎn)物、純度、微水檢測時，測得CO 為417μL/L，SO2為3μL/L，H2S 為0，微水92.52μL/L，純度98.9%。隨后現(xiàn)場取樣，送檢測單位進行氣相色譜分析（分析結(jié)果見表2）。同時安排對3322 斷路器進行精確測溫，現(xiàn)場精確測溫?zé)o異常。

表2 330kV 變電站3322 斷路器A 相 SF6 分解產(chǎn)物測試數(shù)據(jù)表

通過與相同型號、同工況其他斷路器測試結(jié)果對照，該斷路器SF6分解產(chǎn)物數(shù)據(jù)明顯偏大，CO 值尤其突出，初步判斷內(nèi)部存在過熱故障。為查明設(shè)備異常原因，確保設(shè)備安全運行，對設(shè)備進行了現(xiàn)場解體檢查。

3 斷路器A 相解體檢查情況

3.1 解體前的試驗情況

斷路器解體前進行了SF6氣體測試及開關(guān)特性試驗。

1）開關(guān)機械特性試驗情況

表3 輔助回路絕緣及機構(gòu)動作檢查表

表4 開關(guān)時間及同期測試數(shù)據(jù)表

表5 斷口回路電阻測試數(shù)據(jù)表

表6 操作機構(gòu)工作缸活塞桿行程測量數(shù)據(jù)表

2）斷路器SF6氣體測試情況

為了準(zhǔn)確了解斷路器三個氣室SF6氣體分解產(chǎn)物濃度分布情況，在解體前在不帶電的情況下，進行了數(shù)次操作，操作后進行分解產(chǎn)物測試；在排出氣體的過程中，進行了數(shù)次測試，數(shù)據(jù)見表7。

表7 3322 斷路器SF6 氣體測試數(shù)據(jù)表

從氣體分解產(chǎn)物測試數(shù)據(jù)情況分析，當(dāng)斷路器A 相分合操作3 次后SO2、CO 含量均有增加，判定故障應(yīng)存在于斷路器滅弧室內(nèi)。

3.2 A 相本體解體檢查情況

對A 相滅弧室及三聯(lián)箱整體起吊，對A1、A2滅弧室與三聯(lián)箱進行解體檢查，并對A1、A2 滅弧室動靜觸頭進行分解（本體支柱未解體）。

圖1 斷路器外觀

1）三聯(lián)箱及支柱

滅弧室及三聯(lián)箱裝配整體起吊后，發(fā)現(xiàn)支柱導(dǎo)向密封面殘留有大量不規(guī)則金屬鋁屑，經(jīng)檢查均為鋁制導(dǎo)向槽與滾輪磨損脫落物，并發(fā)現(xiàn)A1 側(cè)四連桿變向機構(gòu)轉(zhuǎn)動軸的軸承脫落（即轉(zhuǎn)動軸未固定在軸承內(nèi)），轉(zhuǎn)動軸端部邊緣磨損嚴(yán)重并與軸承脫離，三聯(lián)箱裝配吸附劑蓋板對應(yīng)軸承位置有明顯轉(zhuǎn)動摩擦痕跡，同時，未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸端部限位彈性擋圈，也未發(fā)現(xiàn)掉落的彈性擋圈。

圖2 支柱頂部導(dǎo)向密封面殘留有大量不規(guī)則金屬鋁屑

圖3 鋁制導(dǎo)向槽磨損

圖4 A1 側(cè)固定軸銷的 軸承脫落

圖5 滅弧室動觸頭鋁制導(dǎo)向槽磨損

圖6 軸銷邊緣磨損嚴(yán)重

圖7 對應(yīng)軸承位置有明顯轉(zhuǎn)動摩擦痕跡

2）A1、A2 滅弧室解

（1）A1 滅弧室。A1 滅弧室解體后發(fā)現(xiàn)，瓷套內(nèi)壁有一道延伸向底部的油脂流淌痕跡，即硅脂涂抹過量受熱流淌所致；靜弧觸頭（銅鎢合金）外表面出現(xiàn)多道嚴(yán)重劃傷，已露出內(nèi)部銅導(dǎo)體；動觸頭上端與靜觸指接觸處，出現(xiàn)多道嚴(yán)重啃傷，鍍銀層脫落；噴口內(nèi)表面根部出現(xiàn)偏向一邊的灼傷痕跡，已碳化變色（材料為聚四氟乙烯）。

圖8 靜觸頭瓷套內(nèi)壁

圖9 靜弧觸頭外表面 多道嚴(yán)重劃傷

圖10 動觸頭出現(xiàn)多道嚴(yán)重啃傷

圖11 噴口內(nèi)碳化變色

（2）A2 滅弧室。A2 滅弧室解體后發(fā)現(xiàn)，瓷套內(nèi)壁有一道延伸向底部的油脂流淌痕跡，即硅脂涂抹過量受熱流淌所致；靜弧觸頭（銅鎢合金）外表面光滑平整，無損傷痕跡；動觸頭上端與靜觸指接觸處有輕微接觸啃傷痕跡，鍍銀層基本完好。

圖12 滅弧室靜觸頭解體

圖13 靜觸頭瓷套內(nèi)壁

4 原因分析

圖14 動觸頭輕微接觸啃傷

A 相斷路器三聯(lián)箱內(nèi)四連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動軸固定軸承的彈性擋圈未安裝，致使運行中A1 滅弧室側(cè)軸承脫落，導(dǎo)致動觸頭裝配及連桿機構(gòu)發(fā)生偏斜，三聯(lián)箱內(nèi)導(dǎo)軌組件嚴(yán)重?fù)p傷。分合閘過程中，四連桿 機構(gòu)側(cè)向受力，造成動觸頭裝配中心位置發(fā)生偏離，導(dǎo)致A1 斷口動靜弧觸頭、主觸頭啃傷，由于三聯(lián)箱內(nèi)四連桿機構(gòu)失穩(wěn)，波及到A2 斷口，造成A2 滅弧室主觸頭異常磨損，同時斷路器滅弧室接口接觸面嚴(yán)密度受到影響，致使接口處局部過熱，噴口燒蝕局部碳化，從而出現(xiàn)SF6分解產(chǎn)物測試結(jié)果中CO值異常偏高的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

SF6氣體檢測分析方法在開關(guān)設(shè)備故障診斷方面具有廣泛的應(yīng)用前景，跟蹤監(jiān)測SO2、H2S 或CF4的含量，為設(shè)備可靠性評估提供技術(shù)指導(dǎo)。但需進行更細(xì)致深入的研究，包括模擬試驗和實測數(shù)據(jù)的支持，應(yīng)用數(shù)理可靠性統(tǒng)計方法，分析SF6開關(guān)設(shè)備與分解產(chǎn)物的關(guān)系，掌握SF6氣體分解產(chǎn)物的變化趨勢和規(guī)律，逐步完善建立設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)。

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