趙冰鑫

1前言

在輸變電建設(shè)過(guò)程中，電網(wǎng)設(shè)備是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，是實(shí)現(xiàn)電能分配、調(diào)度和傳輸控制的重要設(shè)備。電網(wǎng)設(shè)備建設(shè)質(zhì)量對(duì)電力系統(tǒng)整體運(yùn)行質(zhì)量有著舉足輕重的影響。電網(wǎng)設(shè)備施工質(zhì)量的好壞直接影響著電網(wǎng)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。并且，質(zhì)量管理作為電網(wǎng)設(shè)備施工項(xiàng)目目標(biāo)管理的重要一環(huán)，直接關(guān)系著工程進(jìn)展、成本及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)中應(yīng)用范圍最廣、使用數(shù)量最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、制造精度最高、結(jié)構(gòu)型式最多的輸變電設(shè)備。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備與其它輸變電設(shè)備最大的不同之處在于它是“動(dòng)”的，它必須能夠按照系統(tǒng)的運(yùn)行要求，按照既定的操作程序，準(zhǔn)確和可靠地“接通”或“斷開(kāi)”電路，尤其是高壓斷路器，它還必須準(zhǔn)確和可靠地開(kāi)斷系統(tǒng)中發(fā)生的各種故障，隔離故障區(qū)段，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

由于斷路器在變電站中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，近年來(lái)關(guān)于斷路器的設(shè)備事故和重大設(shè)備缺陷也日益增多，因此需要認(rèn)真統(tǒng)計(jì)分析斷路器缺陷產(chǎn)生的原因和部位，加強(qiáng)檢修，維護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2斷路器的結(jié)構(gòu)成分

高壓斷路器的主要結(jié)構(gòu)大體分為：導(dǎo)流部分，滅弧部分，絕緣部分，操作機(jī)構(gòu)部分。高壓斷路器的類(lèi)型很多，根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，可分為戶(hù)內(nèi)和戶(hù)外兩種。根據(jù)斷路器使用的滅弧介質(zhì)，可分為以下幾種類(lèi)型：

（1）油斷路器。油斷路器是以絕緣油為滅弧介質(zhì)。可分為多油斷路器和少油斷路器。在多油斷路器中，油不僅作為滅弧介質(zhì)，而且還作為絕緣介質(zhì)，因此用油量多，體積大。在少油斷路器中，油只作為滅弧介質(zhì)，因此用油量少體積小，耗用鋼材少。

（2）六氟化硫（SF6）斷路器。SF6斷路器采用具有優(yōu)良滅弧能力和絕緣能力的SF6 氣體作為滅弧介質(zhì)，具有開(kāi)斷能力強(qiáng)、動(dòng)作快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但金屬消耗多，價(jià)格較貴。近年來(lái)SF6斷路器發(fā)展很快，在高壓和超高壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。尤其以SF6斷路器為主體的封閉式組合電器，是高壓和超高壓電器的重要發(fā)展方向。

其作用主要體現(xiàn)在兩方面：

1）控制作用。根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，將部分或全部電氣設(shè)備，以及部分或全部線(xiàn)路投入或退出運(yùn)行。

2）保護(hù)作用。當(dāng)電力系統(tǒng)某一部分發(fā)生故障時(shí)，它和保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置相配合，將該故障部分從系統(tǒng)中迅速切除，減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保護(hù)系統(tǒng)中各類(lèi)電氣設(shè)備不受損壞，保證系統(tǒng)無(wú)故障部分安全運(yùn)行。

斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，所謂結(jié)構(gòu)決定功能，有什么樣的結(jié)構(gòu)，就決定了有什么樣的功能，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，必須把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平提高，綜合考慮個(gè)方面的最優(yōu)方案，達(dá)到較好的平衡，這樣才能設(shè)計(jì)出比較完善的產(chǎn)品，從而使得產(chǎn)品的優(yōu)良率得到保證，這與這一切產(chǎn)品的品質(zhì)來(lái)說(shuō)，必須放到首要位置。

1.絕緣筒 2.上支架 3.上出線(xiàn)座 4.真空滅弧室 5.軟連接 6.下支架 7.下出線(xiàn)座 8.碟簧 9.絕緣拉桿 10.四連桿機(jī)構(gòu) 11.斷路器殼體 12.分閘彈簧 13.四連桿機(jī)構(gòu) 14.分閘電磁鐵 15.含閘凸輪

圖2-5 斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3斷路器缺陷分析

現(xiàn)場(chǎng)多年對(duì)斷路器的事故統(tǒng)計(jì)表明，其運(yùn)行事故的主要類(lèi)型如下：

（1）操動(dòng)失靈；

（2）絕緣故障；

（3）導(dǎo)電性能不良。

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(lèi)。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(guò)失。

（一）操動(dòng)失靈

操動(dòng)失靈表現(xiàn)為斷路器拖動(dòng)或誤動(dòng)。由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動(dòng)作并迅速切除電網(wǎng)故障。若斷路器發(fā)生拖動(dòng)或誤動(dòng)，將對(duì)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(lái)只有一個(gè)回路故障擴(kuò)大為整個(gè)母線(xiàn)，甚至全所、全廠停電；②如果延長(zhǎng)了故障切除時(shí)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(dòng)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。

導(dǎo)致操動(dòng)失靈的主要原因有：

1）操動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷。

操動(dòng)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(chǎng)統(tǒng)計(jì)表明，操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷是操動(dòng)失靈的主要原因，大約占70%左右。對(duì)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)不良所致、造成機(jī)構(gòu)機(jī)械故障的另一個(gè)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(lèi)原因。各連接部位松動(dòng)、變位，多半是由于螺釘未擰緊、銷(xiāo)釘未上好或原防松結(jié)構(gòu)有缺陷。值得注意的是，松動(dòng)、變位故障遠(yuǎn)多于零部件損壞，由此可見(jiàn)，防止松動(dòng)的意義并不亞于防止零部件損壞。對(duì)液壓機(jī)構(gòu)，其機(jī)械故障主要是密封不良造成的，因此保證高油壓部位密封可靠是特別重要的。對(duì)機(jī)構(gòu)的電氣缺陷所造成的事故，主要是由輔助開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)缺陷造成的。輔助開(kāi)關(guān)的故障多數(shù)為不切換，由此往往造成操作線(xiàn)圈燒壞。除此，故障還有是由于切換后接觸不良造成拒動(dòng)。微動(dòng)開(kāi)關(guān)主要是指液壓機(jī)構(gòu)等上的聯(lián)鎖、保護(hù)開(kāi)關(guān)。有SW6型斷器的事故統(tǒng)計(jì)資料表明，其微動(dòng)開(kāi)關(guān)故障約占其機(jī)構(gòu)電氣故障的50%左右。除輔助開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)缺陷外，機(jī)構(gòu)電氣缺陷中比例最大的為二次回路故障。對(duì)于這些“配角的配角”也應(yīng)當(dāng)引起重視。

2）斷路器本體的機(jī)械缺陷

造成斷路器本體操動(dòng)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(dòng)，零部件損壞和異物卡澀等。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(dòng)密封調(diào)得很緊，當(dāng)夏季氣溫上升時(shí)，動(dòng)密封往往會(huì)把導(dǎo)電桿抱住，當(dāng)斷路器接到分閘命令時(shí)，導(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)要克服此抱緊力，往往晚幾十至幾百毫米才能完成分閘動(dòng)作。對(duì)這種“晚動(dòng)”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(lèi)事故發(fā)生，在SW7～220型少油斷路器檢修工藝中已對(duì)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(huì)發(fā)生“晚動(dòng)”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(dòng)失靈的三大根源之一。在操作電源缺陷中，操作電壓不足是最常見(jiàn)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(shí)，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(xiàn)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(xiàn)路發(fā)生故障，斷路器在重合時(shí)爆炸；另一變電所44kV線(xiàn)路相位接錯(cuò)，合閘并網(wǎng)時(shí)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(xiàn)路故障時(shí)，母線(xiàn)電壓降低所致。

（二）絕緣故障

它主要表現(xiàn)在瓷瓶損壞， 斷路器絕緣材料絕緣性能下降。二次回路引起故障， 具體分析如下：

1）托架瓷瓶損壞， 引起它的原因有： ①瓷瓶安裝位置不正確， 使其受到橫向剪切力。②動(dòng)觸桿插入靜觸頭行程過(guò)大， 在合閘時(shí)， 受到?jīng)_擊力較大。③由于少油斷路器滲油使斷路器在缺油或少油時(shí)運(yùn)行， 動(dòng)觸桿撞擊下側(cè)油緩沖器， 沖擊瓷瓶。

2）二次回路故障主要是操作者在維修操作不當(dāng)引起絕緣體損壞， 使其絕緣性能下降。

（三）導(dǎo)電性能不良

主要反映在斷電器動(dòng)靜觸頭導(dǎo)電不良和進(jìn)出接線(xiàn)端接觸不良，都能使導(dǎo)電性能下降。若出現(xiàn)此現(xiàn)象，將會(huì)使斷路器動(dòng)靜觸點(diǎn)接通后起熱或損壞個(gè)別部件。引起原因有：動(dòng)靜觸頭中心不正原因；操縱機(jī)構(gòu)原因；進(jìn)出鋁排接線(xiàn)接觸不良。具體分析如下：

1）動(dòng)靜觸頭中心調(diào)整微有中心不正， 使動(dòng)靜觸頭合閘時(shí)撞擊觸指， 使其變形錯(cuò)位， 產(chǎn)生接觸不良。

2）操縱機(jī)構(gòu)原因， 由于操縱機(jī)構(gòu)， 使用中產(chǎn)生的磨損耗、變形等， 沒(méi)能及時(shí)調(diào)整維護(hù)， 不能使其進(jìn)入“死點(diǎn)”位置， 使其導(dǎo)電性能下降。

3）進(jìn)出鋁排接線(xiàn)接觸不良， 它由于通入交流電， 產(chǎn)生的交流振動(dòng)， 使緊固螺釘日久微松動(dòng)或鋁排的氧化產(chǎn)生微熱， 使其加劇氧化發(fā)熱， 造成接觸不良， 導(dǎo)電效果下降。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂偉業(yè).中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整[J].中國(guó)電力，2002，35（1）：1～7.

[2] 吳敬儒，徐永禧.中國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，29（3）：1～4.

[3] 周孝信.我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1995，19（2）：1～4，10.

[4] 楊奇遜，黃少鋒.微機(jī)型繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[5] 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，1994.

[6] 張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.