论文部分内容阅读
【摘 要】在对高压断路器主回路电阻异常及触头温升原因进行简单分析后，结合工程实例对LW25-126型断路器主回路电阻异常运行工况、温升原因、以及返厂维修处理措施等进行了详细探讨研究。
【关键词】LW25-126型断路器；触头；温升故障
断路器是110kV电网系统中非常重要的电能调控与分配调度的核心电气设备，其运行安全可靠性直接影响到整个110kV电网系统能否具有较高的运行安全可靠性和节能经济性。实际电能输电、配电、用电过程中，无论采用何种导电材料进行电能资源的传输，其均存在材料值阻，即在供电电流和电压相互作用环境下，就会产生相应的热损耗，一旦断路器触头联接部位等处，由于各种原因造成其接触电阻值增大，则会导致主回路电阻值增大，相应运行中的发热量将会在这些部位积聚，正常散热量无法有效排除，进而使这些部位的温度不断升高，当温升超过断路器触头、接头等材料的最大允许温度值时，就会引起发热故障，轻者引起斷路器动作性能降低，重者将会引起设备严重烧损事故。运行中的断路器由于生产制造、原材料、检修维护等原因会引起设备发生温升故障，如不及时发现并采取相应措施进行有效处理就会引发较为严重的安全生产事故[1]。
1、高压断路器触头主回路异常及温升原因分析
对于110kV高压断路器内部导电回路而言，其主回路电阻主要由动、静触头间的接触电阻和回路中其它导电体电阻之和，其中动、静触头间的接触电阻值要比导体自身电阻值大很多，因此通常将断路器导电主回路电阻值近似约等于动、静触头间的接触电阻值。由于断路器动、静触头导体表面的加工工艺、材料质量等因素影响，使其不可能“绝对”光滑和平坦，也就是当动、经触头接触时，不可能在整个触头接触表面上完全接触，这样就只能在其中某些点或面上进行接触，在断路器运行过程中受导体自身电流的影响，使得触头接触部位发生剧烈的收缩效应，进而使其实际接触面积在热效应作用下不断缩小，使得接触处的电阻不断增加，温升效应逐步较强，电气设备运行环境逐步恶化[2]。
2、LW25-126型断路器运行现状工况
110kV安海变电站其总容量100MVA，装有两台50MVA双绕组变压器，电压变比为110/10.5kV。该变电站110kV侧采用LW25-126型断路器，以确保110kV系统的供电安全可靠性。该变电站#1主变从2012年5月09日以来的7个月中，110kV LW25-126型断路器各项运行功能参数性能均较为良好。随着地区经济的快速发展，110kV侧线路负荷不断增加，尤其是大量变频设备、整流设备等在电网系统中的不断应用，对110kV侧系统的综合调控性能也提出更高的要求。随着系统负荷波动不断增大，110kV高压断路器跳闸频率也在不断增加，严重影响到变电站的供电安全可靠性。从实践检修测量数据表明，110kV侧的LW25-126型断路器其接触电阻大大超过断路器相关规范要求的100μΩ，LW25-126型断路器某些相主回路电阻已达到173μΩ左右，超标率达到73%，温升效应也远超过国家标准GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》中触头最大运行温度值90℃要求，达到93℃。另外，从高压断路器实测统计数据结果分析可知，该批次110kV高压断路器主回路电阻均存在不同程度的主回路电阻增长过快、温升效应明显等问题。
3、LW25-126型断路器温升主回路电阻异常原因分析
高压电气设备在选型设计过程中，均会根据系统容量及开关设备的使用相关技术标准进行详细的动稳定计算和热稳定校验，但在实际使用过程中，仍有较多复杂因素（如：生产原材料、触头接触形式、接触压力等原因）导致高压断路器在使用过程中出现严重过热问题。为了有效解决变电站110kV侧LW25-126型断路器主回路电阻超标及温升过快问题，现场采用分段测量断路器回路电阻方法，尤其对LW25-126型断路的动、静触头电阻进行现场反复测试。经现场详细测试分析可知，110kV侧LW25-126型断路器导电排与导电杆间的接触电阻增加比较多，在导电排表面出现过热氧化变色等问题。结合断路器结构分析，认为一方面是断路器结构引起电阻增加，即由于导电排上金属环四个螺栓在设计和安装过程中，没有相应的调整弹片，造成在断路器在不断开断过程中引起松动，导致导电排与导电杆间接触压力不断变小，甚至由于渗水等作用引起触头接触面剧烈氧化，造成断路器回路电阻增大；另一方面，断路器触头表面由于生产质量水平存在问题，在运行过程中引起断路器动触头出现灼烧问题，导致触头表明变色、发黑，引起主回路电阻不断增加超标。
4、LW25-126型断路器主回路电阻异常故障处理
从LW25-126型断路器主回路电阻异常故障原因分析结果可知，引起110kV侧LW25-126型高压断路器主回路电阻超标及温升过快的主要原因，是由于断路器设计结构和生产使用原材料存在相应质量问题。为了尽快排除故障，恢复变电站110kV侧的正常运行，按照“最小影响范围”的处理原则，先让厂家提供备用断路器进行替换存在故障的断路器后，将存在主回路电阻过大及温升过快的LW25-126型高压断路器进行返厂维修。在进行导体结构改进和触头更换处理后，经微水试验、检漏试验等各项特性参数性能满足相关规范要求后，重新托运到工地进行安装调试。在所有安装完毕后，为了确保断路器主回路故障成功排除，采用PCIμΩ/5回路电阻测试仪对断路器主回路电阻进行现场测试，并按照GB763-90《交流高压电气在长期工作时的发热》要求，经分项温升测试后，其测试后结果详见表1所示：
从表1可以看出，110kV侧断路器在经结构改进和触头更换处理后，其主回路电阻值及触头温升均恢复到正常允许范围（主回路电阻低于100微欧，温升低于90℃），可以判断110kV高压无功补偿柜温升故障得到有效处理。
5、结论
在实际运行中，由于许多因素会造成断路器主回路电阻偏高，引起断路器触头和母线温升效应增加，给110kV电网系统带来一系列安全问题。因此，在实际运行过程中，应采取有效技术措施和检修维护制度及时发现高压断路器主回路中存在的温升安全隐患，避免和减少高压电器设备发热故障的逐步扩大和恶化，有效提高变配电系统的供电安全性、可靠性和节能经济性。
参考文献
[1]GB763-90.交流高压电气在长期工作时的发热[S].
[2]杨鹤，苗本健.提高断路器限流特性的研究[J].电工技术，2005（8）：63-64.
【关键词】LW25-126型断路器；触头；温升故障
断路器是110kV电网系统中非常重要的电能调控与分配调度的核心电气设备，其运行安全可靠性直接影响到整个110kV电网系统能否具有较高的运行安全可靠性和节能经济性。实际电能输电、配电、用电过程中，无论采用何种导电材料进行电能资源的传输，其均存在材料值阻，即在供电电流和电压相互作用环境下，就会产生相应的热损耗，一旦断路器触头联接部位等处，由于各种原因造成其接触电阻值增大，则会导致主回路电阻值增大，相应运行中的发热量将会在这些部位积聚，正常散热量无法有效排除，进而使这些部位的温度不断升高，当温升超过断路器触头、接头等材料的最大允许温度值时，就会引起发热故障，轻者引起斷路器动作性能降低，重者将会引起设备严重烧损事故。运行中的断路器由于生产制造、原材料、检修维护等原因会引起设备发生温升故障，如不及时发现并采取相应措施进行有效处理就会引发较为严重的安全生产事故[1]。
1、高压断路器触头主回路异常及温升原因分析
对于110kV高压断路器内部导电回路而言，其主回路电阻主要由动、静触头间的接触电阻和回路中其它导电体电阻之和，其中动、静触头间的接触电阻值要比导体自身电阻值大很多，因此通常将断路器导电主回路电阻值近似约等于动、静触头间的接触电阻值。由于断路器动、静触头导体表面的加工工艺、材料质量等因素影响，使其不可能“绝对”光滑和平坦，也就是当动、经触头接触时，不可能在整个触头接触表面上完全接触，这样就只能在其中某些点或面上进行接触，在断路器运行过程中受导体自身电流的影响，使得触头接触部位发生剧烈的收缩效应，进而使其实际接触面积在热效应作用下不断缩小，使得接触处的电阻不断增加，温升效应逐步较强，电气设备运行环境逐步恶化[2]。
2、LW25-126型断路器运行现状工况
110kV安海变电站其总容量100MVA，装有两台50MVA双绕组变压器，电压变比为110/10.5kV。该变电站110kV侧采用LW25-126型断路器，以确保110kV系统的供电安全可靠性。该变电站#1主变从2012年5月09日以来的7个月中，110kV LW25-126型断路器各项运行功能参数性能均较为良好。随着地区经济的快速发展，110kV侧线路负荷不断增加，尤其是大量变频设备、整流设备等在电网系统中的不断应用，对110kV侧系统的综合调控性能也提出更高的要求。随着系统负荷波动不断增大，110kV高压断路器跳闸频率也在不断增加，严重影响到变电站的供电安全可靠性。从实践检修测量数据表明，110kV侧的LW25-126型断路器其接触电阻大大超过断路器相关规范要求的100μΩ，LW25-126型断路器某些相主回路电阻已达到173μΩ左右，超标率达到73%，温升效应也远超过国家标准GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》中触头最大运行温度值90℃要求，达到93℃。另外，从高压断路器实测统计数据结果分析可知，该批次110kV高压断路器主回路电阻均存在不同程度的主回路电阻增长过快、温升效应明显等问题。
3、LW25-126型断路器温升主回路电阻异常原因分析
高压电气设备在选型设计过程中，均会根据系统容量及开关设备的使用相关技术标准进行详细的动稳定计算和热稳定校验，但在实际使用过程中，仍有较多复杂因素（如：生产原材料、触头接触形式、接触压力等原因）导致高压断路器在使用过程中出现严重过热问题。为了有效解决变电站110kV侧LW25-126型断路器主回路电阻超标及温升过快问题，现场采用分段测量断路器回路电阻方法，尤其对LW25-126型断路的动、静触头电阻进行现场反复测试。经现场详细测试分析可知，110kV侧LW25-126型断路器导电排与导电杆间的接触电阻增加比较多，在导电排表面出现过热氧化变色等问题。结合断路器结构分析，认为一方面是断路器结构引起电阻增加，即由于导电排上金属环四个螺栓在设计和安装过程中，没有相应的调整弹片，造成在断路器在不断开断过程中引起松动，导致导电排与导电杆间接触压力不断变小，甚至由于渗水等作用引起触头接触面剧烈氧化，造成断路器回路电阻增大；另一方面，断路器触头表面由于生产质量水平存在问题，在运行过程中引起断路器动触头出现灼烧问题，导致触头表明变色、发黑，引起主回路电阻不断增加超标。
4、LW25-126型断路器主回路电阻异常故障处理
从LW25-126型断路器主回路电阻异常故障原因分析结果可知，引起110kV侧LW25-126型高压断路器主回路电阻超标及温升过快的主要原因，是由于断路器设计结构和生产使用原材料存在相应质量问题。为了尽快排除故障，恢复变电站110kV侧的正常运行，按照“最小影响范围”的处理原则，先让厂家提供备用断路器进行替换存在故障的断路器后，将存在主回路电阻过大及温升过快的LW25-126型高压断路器进行返厂维修。在进行导体结构改进和触头更换处理后，经微水试验、检漏试验等各项特性参数性能满足相关规范要求后，重新托运到工地进行安装调试。在所有安装完毕后，为了确保断路器主回路故障成功排除，采用PCIμΩ/5回路电阻测试仪对断路器主回路电阻进行现场测试，并按照GB763-90《交流高压电气在长期工作时的发热》要求，经分项温升测试后，其测试后结果详见表1所示：
从表1可以看出，110kV侧断路器在经结构改进和触头更换处理后，其主回路电阻值及触头温升均恢复到正常允许范围（主回路电阻低于100微欧，温升低于90℃），可以判断110kV高压无功补偿柜温升故障得到有效处理。
5、结论
在实际运行中，由于许多因素会造成断路器主回路电阻偏高，引起断路器触头和母线温升效应增加，给110kV电网系统带来一系列安全问题。因此，在实际运行过程中，应采取有效技术措施和检修维护制度及时发现高压断路器主回路中存在的温升安全隐患，避免和减少高压电器设备发热故障的逐步扩大和恶化，有效提高变配电系统的供电安全性、可靠性和节能经济性。
参考文献
[1]GB763-90.交流高压电气在长期工作时的发热[S].
[2]杨鹤，苗本健.提高断路器限流特性的研究[J].电工技术，2005（8）：63-64.