论文部分内容阅读
摘要：高压断路器是电力系统中最重要的控制电器之一，其运行状态的好坏直接影响系统的安全与稳定运行。基于断路器重要作用，介绍了高压断路器的常见故障并对各种故障的原因进行了详细分析，为电力系统的运行和检修人员提供参考。
关键词：电力系统；高压断路器；故障原因
中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-11-0-01
随着经济的快速发展，用户对电能质量的要求也越来越高，保证电力系统的安全可靠运行也越来越重要。高压断路器是电力系统中最重要的开关设备之一，在电网中起到控制和保护作用，即正常运行时通过开合断路器来投入或切除相应的线路或电气设备从而变换电网的运行状态；当线路或电气设备发生故障时，将故障部分从电网中快速切除，保证电网无故障部分正常运行。若断路器不能在系统发生故障时正确动作、消除故障，就可能使事故扩大甚至发生系统崩溃。因此高压断路器性能优劣、工作是否可靠是电力系统能否安全稳定运行的重要决定因素。
由于受设计、生产、运行工况、检修与维护、电动力及大电流冲击等因素的影响，断路器在系统中发生故障的几率较大。下面详细介绍高压断路器的故障及其产生原因。
一、绝缘故障
因绝缘问题而引发高压断路器故障发生的次数是最多的，主要有内、外绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压击穿，瓷套管、电容套管污闪、闪络、击穿、爆炸，绝缘拉杆闪络，电流互感器闪络、击穿、爆炸等。其中以内绝缘故障、外绝缘和瓷套闪络故障发生次数较多。
（一）内绝缘故障。在断路器安装或运行过程中，断路器内出现的异物或剥落物可导致断路器本体内发生放电。此外，因触头及屏蔽罩安装位置不正而引起的金属颗粒磨损脱落也可导致断路器内部发生放电。
（二）外绝缘和瓷套闪络故障。主要原因是瓷套的外型尺寸和外绝缘泄露比距不符合标准要求以及瓷套的质量有缺陷。由于断路器与开关柜不匹配、柜内隔板吸潮、绝缘距离不够、爬电比距不足、无加强绝缘措施等原因导致高压开关柜发生绝缘故障的次数也较多，主要有电流互感器闪络、柜内放电和相间闪络等。此外开关柜内元件有质量缺陷也将导致相间短路故障。
二、拒动故障
高压断路器的拒动故障包括拒分和拒合故障。其中拒分故障最严重，可能造成越级跳闸从而导致系统故障，扩大事故范围。造成断路器拒动主要有机械原因和电气原因。
（一）机械原因。机械故障主要由生产制造、安装调试、检修等环节引发。因操动机构及其传动系统机械故障而引发断路器拒动占拒动故障65%以上，具体故障有机构卡涩，部件变形、位移、损坏、轴销松断，脱扣失灵等。
（二）电气原因。由电气控制和辅助回路故障而引发。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一般因机械故障而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；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。
三、误动故障
高压断路器的误动主要是由二次回路故障、液压机构故障和操动机构故障引起。
（一）二次回路。二次回路故障主要由因接线端子排受潮绝缘降低，合闸回路和分闸回路接线端子间发生放电而产生的二次回路短路引发。此外还有二次电缆破损、二次元件质量差、断路器误动、继电保护装置误动等原因。
（二）液压机构。断路器出厂时因阀体紧固不够、装配不合格、清洁度差而造成密封圈损坏，从而促发液压油泄露或机械机构泄压，最终导致断路器强跳或闭锁。
（三）弹簧操动机构。检修断路器时，因调整操动机构分(合)闸挚子使弹簧的预压缩量不当，导致弹簧机构无法保持而引起断路器自分或自合。
四、开断与关合故障
少油和真空断路器出现开断与关合故障较多，主要集中于7.2~12kV电压范围内。少油断路器发生故障主要是因为喷油短路烧损灭弧室，导致断路器开断能力不足，在关合时发生爆炸；真空断路器发生故障主要是因为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，引起开断或关合失败；SF6断路器发生故障主要是由于SF6气体泄漏或者微水含量超标引起灭弧能力下降。
五、载流故障
载流故障主要是由于触头接触不良过热或者引线过热而造成。触头接触不良是由于装配过程没有使动、静触头完全对准或对准偏差过大，操作过程中灭弧室喷口与静弧触头碰撞导致喷口断裂造成开关事故。7.2-12kV电压等级开关柜发生载流故障主要是由于开关柜中触头烧融或隔离插头接触不良过热导致燃弧而引发。
六、外力和其他故障
外力和其他故障主要为泄露故障和部件损坏，主要包括：气动部分漏气、液压部分漏油、断路器本体漏油等，约占此类故障的55%以上。
（一）泄露故障。主要由气动部分漏气和液压部分漏油引发（内漏也引发打压频繁）。泄露一般由阀系统密封不严、密封圈(垫)老化损坏、压力表接口部分泄露、压力泵接头质量差和清洁度差而引起，此外安全阀动作值错误、环温升高致安全阀误动以及安全阀动作后不复位都会引发泄压。由于生产制造水平的限制，国产断路器液压机构露油现象普遍，SF6断路器本体或者气动部分泄露点主要位于表计和管路的接头处。
（二）部件损坏。易损坏的部件主要有传动机构部件、密封部件、阀体及拉杆等。损坏主要是由于传动部件机械强度不足、密封部件质量差而引起，此外安装、检修水平不高，发现隐患不及时也将使断路器缺陷加剧而形成故障。密封件质量差易老化或是安装或检修中，密封件因受损、安装位置不正或紧固力过大而变形是密封件损坏的主要原因。
七、结语
高压断路器是电力系统中重要的控制和保护器件，其可靠动作关系到系统能否安全、稳定和优质运行。对断路器故障种类及原因的详细分析可为系统的运行和检修人员提供参考，为开展断路器的在线监测和状态检修工作提供依据。
关键词：电力系统；高压断路器；故障原因
中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-11-0-01
随着经济的快速发展，用户对电能质量的要求也越来越高，保证电力系统的安全可靠运行也越来越重要。高压断路器是电力系统中最重要的开关设备之一，在电网中起到控制和保护作用，即正常运行时通过开合断路器来投入或切除相应的线路或电气设备从而变换电网的运行状态；当线路或电气设备发生故障时，将故障部分从电网中快速切除，保证电网无故障部分正常运行。若断路器不能在系统发生故障时正确动作、消除故障，就可能使事故扩大甚至发生系统崩溃。因此高压断路器性能优劣、工作是否可靠是电力系统能否安全稳定运行的重要决定因素。
由于受设计、生产、运行工况、检修与维护、电动力及大电流冲击等因素的影响，断路器在系统中发生故障的几率较大。下面详细介绍高压断路器的故障及其产生原因。
一、绝缘故障
因绝缘问题而引发高压断路器故障发生的次数是最多的，主要有内、外绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压击穿，瓷套管、电容套管污闪、闪络、击穿、爆炸，绝缘拉杆闪络，电流互感器闪络、击穿、爆炸等。其中以内绝缘故障、外绝缘和瓷套闪络故障发生次数较多。
（一）内绝缘故障。在断路器安装或运行过程中，断路器内出现的异物或剥落物可导致断路器本体内发生放电。此外，因触头及屏蔽罩安装位置不正而引起的金属颗粒磨损脱落也可导致断路器内部发生放电。
（二）外绝缘和瓷套闪络故障。主要原因是瓷套的外型尺寸和外绝缘泄露比距不符合标准要求以及瓷套的质量有缺陷。由于断路器与开关柜不匹配、柜内隔板吸潮、绝缘距离不够、爬电比距不足、无加强绝缘措施等原因导致高压开关柜发生绝缘故障的次数也较多，主要有电流互感器闪络、柜内放电和相间闪络等。此外开关柜内元件有质量缺陷也将导致相间短路故障。
二、拒动故障
高压断路器的拒动故障包括拒分和拒合故障。其中拒分故障最严重，可能造成越级跳闸从而导致系统故障，扩大事故范围。造成断路器拒动主要有机械原因和电气原因。
（一）机械原因。机械故障主要由生产制造、安装调试、检修等环节引发。因操动机构及其传动系统机械故障而引发断路器拒动占拒动故障65%以上，具体故障有机构卡涩，部件变形、位移、损坏、轴销松断，脱扣失灵等。
（二）电气原因。由电气控制和辅助回路故障而引发。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一般因机械故障而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；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。
三、误动故障
高压断路器的误动主要是由二次回路故障、液压机构故障和操动机构故障引起。
（一）二次回路。二次回路故障主要由因接线端子排受潮绝缘降低，合闸回路和分闸回路接线端子间发生放电而产生的二次回路短路引发。此外还有二次电缆破损、二次元件质量差、断路器误动、继电保护装置误动等原因。
（二）液压机构。断路器出厂时因阀体紧固不够、装配不合格、清洁度差而造成密封圈损坏，从而促发液压油泄露或机械机构泄压，最终导致断路器强跳或闭锁。
（三）弹簧操动机构。检修断路器时，因调整操动机构分(合)闸挚子使弹簧的预压缩量不当，导致弹簧机构无法保持而引起断路器自分或自合。
四、开断与关合故障
少油和真空断路器出现开断与关合故障较多，主要集中于7.2~12kV电压范围内。少油断路器发生故障主要是因为喷油短路烧损灭弧室，导致断路器开断能力不足，在关合时发生爆炸；真空断路器发生故障主要是因为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，引起开断或关合失败；SF6断路器发生故障主要是由于SF6气体泄漏或者微水含量超标引起灭弧能力下降。
五、载流故障
载流故障主要是由于触头接触不良过热或者引线过热而造成。触头接触不良是由于装配过程没有使动、静触头完全对准或对准偏差过大，操作过程中灭弧室喷口与静弧触头碰撞导致喷口断裂造成开关事故。7.2-12kV电压等级开关柜发生载流故障主要是由于开关柜中触头烧融或隔离插头接触不良过热导致燃弧而引发。
六、外力和其他故障
外力和其他故障主要为泄露故障和部件损坏，主要包括：气动部分漏气、液压部分漏油、断路器本体漏油等，约占此类故障的55%以上。
（一）泄露故障。主要由气动部分漏气和液压部分漏油引发（内漏也引发打压频繁）。泄露一般由阀系统密封不严、密封圈(垫)老化损坏、压力表接口部分泄露、压力泵接头质量差和清洁度差而引起，此外安全阀动作值错误、环温升高致安全阀误动以及安全阀动作后不复位都会引发泄压。由于生产制造水平的限制，国产断路器液压机构露油现象普遍，SF6断路器本体或者气动部分泄露点主要位于表计和管路的接头处。
（二）部件损坏。易损坏的部件主要有传动机构部件、密封部件、阀体及拉杆等。损坏主要是由于传动部件机械强度不足、密封部件质量差而引起，此外安装、检修水平不高，发现隐患不及时也将使断路器缺陷加剧而形成故障。密封件质量差易老化或是安装或检修中，密封件因受损、安装位置不正或紧固力过大而变形是密封件损坏的主要原因。
七、结语
高压断路器是电力系统中重要的控制和保护器件，其可靠动作关系到系统能否安全、稳定和优质运行。对断路器故障种类及原因的详细分析可为系统的运行和检修人员提供参考，为开展断路器的在线监测和状态检修工作提供依据。