秦家遠(yuǎn)，徐元璨，段肖力，劉赟

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.長沙理工大學(xué)，湖南長沙410114)

一例110 kV斷路器疑似家族性缺陷分析

秦家遠(yuǎn)1，徐元璨2，段肖力1，劉赟1

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.長沙理工大學(xué)，湖南長沙410114)

斷路器在現(xiàn)場運行中容易出現(xiàn)機(jī)械原因?qū)е碌墓收希疚耐ㄟ^分析實際運行中斷路器故障缺陷，總結(jié)了存在疑似家族性缺陷的故障特點，指出斷路器廠家在設(shè)計、配件選擇方面的不足，提出在斷路器實際運維中的注意事項。

家族性缺陷；斷路器；故障分析

高壓斷路器是電力系統(tǒng)的重要執(zhí)行元件，是集故障、檢修、參數(shù)測量頻次最多的一種重要電氣設(shè)備〔1〕。滅弧室故障、傳動機(jī)構(gòu)故障都屬于高壓斷路器的典型故障，具有隱蔽性強(qiáng)、傳統(tǒng)試驗手段檢測效果不佳、故障易擴(kuò)大、惡化的特點〔2〕。斷路器滅弧室的傳統(tǒng)拉桿及配件是斷路器操作時重要的能量傳遞部件，對斷路器能否正常閉合、承載和開斷電流起著關(guān)鍵作用，所以分析其典型故障現(xiàn)象、完善檢測定位手段、總結(jié)反事故措施對于斷路器的長周期安全穩(wěn)定運行具有重要意義〔3〕。文中基于斷路器傳統(tǒng)拉桿及其配件故障，通過解體分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)，找出了斷路器廠家在設(shè)計、選材、工藝等方面存在的疑似家族性缺陷，提出了預(yù)防及應(yīng)對措施。

1 故障情況

2016年3月某110 kV變電站1號主變由冷備用轉(zhuǎn)熱備用過程中，在合上5101，5103隔離開關(guān)后(510斷路器在分位)，發(fā)現(xiàn)1號主變高壓側(cè)中性點間隙存在放電異常故障現(xiàn)象，運行人員立即停止操作，匯報上級，開展故障查找。經(jīng)確認(rèn)510斷路器存在故障。

2 試驗檢查及分析

2.1 外觀檢查

運行人員用驗電器檢測5103隔離開關(guān)與510斷路器之間，發(fā)現(xiàn)C相帶電，而A，B兩相無電，進(jìn)而將510斷路器轉(zhuǎn)至檢修狀態(tài)。檢修人員打開斷路器橫梁框架蓋板，檢查了單極操作桿實際位置已經(jīng)拉至分閘狀態(tài)，傳動部件無異常，判斷故障點在C相瓷套總裝內(nèi)部。510斷路器C相傳動連桿如圖1所示。

圖1 510斷路器C相傳動連桿(分閘位置)

2.2 試驗檢查

為進(jìn)一步分析斷路器內(nèi)部狀況，對510斷路器在分閘狀態(tài)下進(jìn)行了絕緣電阻、回路電阻試驗，結(jié)果見表1。

表1 510斷路器絕緣電阻及回路電阻試驗數(shù)據(jù)

由試驗數(shù)據(jù)分析，當(dāng)510斷路器處于分閘位置時，A相、B相斷口絕緣正常，C相斷口絕緣為0。在分閘狀態(tài)下測試C相回路電阻為819 μΩ，而A相、B相無法測試。因此可以判斷，斷路器A相、B相為分開狀態(tài)，C相內(nèi)部觸頭為合閘狀態(tài)。該斷路器一直存在漏氣情況(每6個月需進(jìn)行補氣)，檢測結(jié)果表明該斷路器SF6氣體微水含量為158.7 μL/L，滿足狀態(tài)檢修試驗的要求。

依據(jù)外觀檢查與試驗數(shù)據(jù)，可以分析判斷該斷路器C相內(nèi)部絕緣桿存在脫銷或斷裂故障，無斷路器本體絕緣異常。

3 解體檢查

對該斷路器進(jìn)行了解體檢查，發(fā)現(xiàn)該斷路器存在問題如下:

1)絕緣拉桿存在設(shè)計問題。C相絕緣拉桿上端螺紋全部滑絲脫落(如圖2所示)，A相、B相正常絕緣拉桿螺紋如圖3所示。從圖3中可看出，正常的A相、B相拉桿與金屬部件之間未打膠，拉桿與金屬件之間全靠螺紋受力，是造成C相絕緣拉桿上端螺紋全部滑絲脫落的主要原因。另外，C相絕緣桿與觸頭連接部件處還存在散落遺留物。

圖2 C相絕緣拉桿上端螺紋

圖3 A，B相正常絕緣拉桿螺紋

2)觸指不滿足要求。滅弧室內(nèi)部靜弧(引弧)觸頭有明顯燒蝕痕跡，未采用緊裝配工藝，未采用自力型觸頭，靜觸頭觸指材料單薄、壓強(qiáng)不夠，見圖4。

圖4 C相滅弧室內(nèi)部靜弧(引弧)觸頭

3)工藝粗糙。中間觸頭外邊框鉚接工藝粗糙、未進(jìn)行倒邊打磨處理，見圖5。

圖5 中間觸頭外邊框鉚接工藝粗糙

4)密封不良。在解體時，瓷套法蘭處有黑色液體流出，且密封不嚴(yán)，法蘭盤處銹蝕斑點嚴(yán)重，見圖6。據(jù)統(tǒng)計，還有7臺該廠家該型號斷路器在其他變電站運行，都存在不同程度的漏氣現(xiàn)象。密封不良應(yīng)是該型產(chǎn)品的共同缺陷。

圖6 法蘭盤處銹蝕斑點

4 綜合分析

試驗檢查及解體檢查結(jié)果表明，該斷路器絕緣拉桿上端螺紋滑絲脫落是造成C相絕緣拉桿斷裂的主要原因，斷路器設(shè)計及制造工藝粗糙，具有家族性缺陷設(shè)備的表現(xiàn)特征，初步判斷為疑似家族性缺陷。該型號的斷路器共有缺陷有:

1)瓷套管內(nèi)部傳動絕緣桿連接部件設(shè)計不合理，表現(xiàn)在絕緣桿的環(huán)氧樹脂材料上車螺紋后直接與硬質(zhì)鋁合金材料絲扣擰緊對接，其耐推拉能力不強(qiáng)，斷路器僅動作200余次(510斷路器動作次數(shù)記錄)就造成螺紋材料疲勞裂變進(jìn)而滑絲脫落。

2)靜觸頭未采用緊裝配工藝，未采用自力型觸頭。使用材料單薄、強(qiáng)度不夠，尤其是觸指彈簧壓力不足。導(dǎo)致觸頭在負(fù)荷稍大情況下極容易發(fā)熱燒壞，嚴(yán)重影響設(shè)備安全可靠運行。

3)瓷套內(nèi)部制造工藝粗糙，連接法蘭密封圈質(zhì)量差，導(dǎo)致斷路器漏氣頻繁。

5 存在的問題及解決措施

廠家設(shè)計人員對斷路器實際運行了解不深入，設(shè)計、選材欠周全，配件選材把關(guān)不到位，導(dǎo)致不滿足要求的材料、配件進(jìn)入產(chǎn)品組裝。另外，使用單位在入廠監(jiān)造、基建安裝階段存在監(jiān)督不嚴(yán)現(xiàn)象，如產(chǎn)品工藝監(jiān)造、配件使用的驗收監(jiān)督未得到落實，在基建安裝過程未開展密封性能試驗檢測等。建議采取以下措施:

1)開展該型號斷路器排查，統(tǒng)計運行狀況，選取易停電的變電站，對該型號斷路器解體復(fù)核，如果確認(rèn)缺陷一致即認(rèn)定為該型斷路器存在家族性缺陷。

2)加強(qiáng)該型號斷路器巡視，重點檢查壓力表、分合閘指示，開展紅外測溫、氣體檢測工作，發(fā)現(xiàn)缺陷立即停電處理。

3)對該廠家斷路器進(jìn)行倒閘操作時，仔細(xì)檢查電流表，確認(rèn)該設(shè)備的電流為0后，再去拉合隔離開關(guān)，防止因斷路器未斷開而造成帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)。

4)加強(qiáng)疑似家族性缺陷設(shè)備的檢查力度，舉一反三對設(shè)備問題深入分析，開展同廠、同型號、同期投運設(shè)備的隱患排查。

6 結(jié)束語

提高斷路器核心部件的安裝質(zhì)量，并加強(qiáng)監(jiān)督是亟需解決的問題〔4〕。該型號斷路器疑似家族性缺陷體現(xiàn)了斷路器廠家在設(shè)計、材質(zhì)選擇及工藝上的問題，也反映出安裝質(zhì)量不佳與監(jiān)督把關(guān)不到位。加強(qiáng)斷路器的日常維護(hù)，對斷路器導(dǎo)流部分進(jìn)行檢查，對斷路器進(jìn)行密封處理等有利于斷路器安全穩(wěn)定運行〔5〕。加強(qiáng)疑似家族性缺陷設(shè)備的檢查力度，對設(shè)備問題深入分析，可以提升斷路器運維管控能力。

〔1〕陳家斌.電氣設(shè)備故障檢測診斷方法及實例〔M〕.北京:中國水利水電出版社，2003.

〔2〕許楊，陳小軍，李鋒鋒，等.550 kV斷路器典型故障分析〔J〕.高壓電器，2013，49(12):80-85.

〔3〕陳少波.500 kV斷路器結(jié)構(gòu)特點和選型〔J〕.華東電力，2000:28(4):45-48.

〔4〕江韜，賀振華，向真，等.一起500 kV瓷柱式SF6斷路器故障的分析及處理〔J〕.高壓電器.2015，51(12):207-210.

〔5〕葛玉敏，梁爽.一起斷路器故障的綜合分析〔J〕.高壓電器，2009，45(5):159-160.

〔6〕張若飛，杜黎明，張利燕.SF6高壓斷路器故障分析〔J〕.高壓電器2010，46(2):99-102.

〔7〕孟建英，郭紅兵，文惠君，等.一起500 kV SF6斷路器故障分析〔J〕.中國電力，2011，44(7):77-79.

〔8〕李強(qiáng)，池威威，孟延輝，等.罐式斷路器典型故障分析及處理措施〔J〕.河北電力技術(shù)，2013，32(1):38-39.

Analysis on a suspicious familial defect for 110 kV circuit breaker

QIN Jiayuan1，XU Yuancan2，DUAN Xiaoli1，LIU Yun1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China；2.Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China)

Circuit breaker are easy to have a breakdown by mechanical reason in the actual operation.Based on the analysis of circuit breaker failure defects in actual operation，this paper summarizes the defect of suspicious familial failure characteristics，points out that the deficiencies circuit breaker manufacturers in design，accessories choice and the matters of attention in the actual operations are put forward for the circuit breakers.

familial defect；circuit breaker；failure analysis

TM561

B

1008-0198(2016)05-0065-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.017

秦家遠(yuǎn)(1976)，男，高級工程師，湖南永州人，主要從事變壓器及絕緣技術(shù)監(jiān)督工作。

2016-05-30 改回日期:2016-07-18