10kV真空断路器常见故障原因分析

摘要:在配电网系统中10kV真空断路器占据非常重要的主导地位,其常见的故障包括真空泡真空度降低、绝缘降低或破坏、断路器“拒动”或“误动”等。在生产制造、安装调试、运行维护等环节中,必须要注意真空断路器故障的预防和处理,以发挥10kV真空断路器在10kV配电网系统中的优势。

关键词:10kV真空断路器 真空泡 操作机构

随着国民经济的进一步发展,人们对用电容量和供电可靠性也提出了更高的技术要求,10kV配电线路和需求侧用电负荷的不断增加,真空断路器作为10kV配电网中的核心设备,其性能正常发挥和故障检修维护越来越受到变电运行检修维护工作人员的广泛关注。由于受当时建设技术水平和综合投资资金等因素的制约,一部分真空断路器存在一定性能缺陷,尤其是断路器的功能特性方面,在实际运行维护存在较多问题,故障发生率偏高,甚至一些真空断路器存在严重缺陷问题,极易引起断路器故障的进一步扩大,导致大面积停电事故发生。本文针对10kV真空断路器在实际运行、维护、检修等环节中出现的故障问题进行详细归纳分析,进而提出有针对性的处理方法和预防措施,确保10kV配电网具有较高供电安全性、可靠性、节能经济性水平[1]。

1、10kV真空断路器常见故障分析及防治措施

1.1 真空泡真空度降低故障

10kV真空断路器其操作灭弧过程是在真空泡内进行,也就是真空泡真空度直接影响到断路器灭弧性能。另外,真空泡自身没有安装真空度在线监测装置,即便真空泡真空度发生降低,检修、维护、运行人员也很难直观判断,这样就很容易导致故障发生扩大成事故,其危险程度要比显性故障大很多。由于断路器真空泡真空度发生降低,其将引起断路器在操作过程中不能正常灭弧,进而引起电弧在断口部位长时间燃烧,引起断路器操控性能降低,严重时还会引起爆炸等恶性事故发生。断路器真空泡真空度发生降低,主要与设备制造原材料、生产制造工艺、以及安装调试质量水平等因素有关。

10kV断路器在做预防性试验和定期检修维护过程中,工作人员必须对真空泡的真空度进行认真详细检测（笔者认为,在检测真空度时,不宜选用耐压试验,因为耐压试验自身就带有破坏作用,会加速断路器附件绝缘老化速度。根据大量实践工作经验可知,如果断路器真空度达不到要求,相应其耐压试验也绝对不合格）。在日常运行巡视过程中,运行人员应到设备现场巡视检查断路器真空泡的金属屏蔽罩等部件是否存在变色问题,并对运行中是否存在异常噪音等做好详细运行记录。一旦发现断路器真空泡真空度发生降低时,必须及时予以更换,同时严格按照厂家提高的装配工艺进行安装调试,并在投运前认真做好真空泡真空度,行程、同期、弹跳等机械特性试验,以确保断路器具有良好的工况性能。按照要求,认真填写试验结果记录（台账）表格,并进行归档,以便为日后进行检修维护和试验提供详细的比对数据。

1.2 绝缘故障

绝缘故障在10kV断路器设备中占据非常多的比例,其危害损失不言而喻。据一些统计文献资料表明,我国运行的高压开关设备中,大约有10%的故障来源于6～35kV绝缘故障,而在这些故障中,约50%的故障来源于真空开关设备绝缘故障,也就是绝缘故障是影响真空开关设备高效稳定运行的重要威胁之一。

从大量实践工作经验可知,10kV真空断路器的绝缘故障的防治措施主要体现在以下多个方面:(1)优选断路器型号和特性参数。应根据工程气象、海拔高程等基本资料,优选适合工程区的10kV真空断路器产生,确保断路器具有较高质量水平;(2)认真把握安装调试质量水平。在安装、调试、以及后期检修维护工作中,其装配工艺必须完善到位,进而防止操作过程中由于机构安装不到位在实际运动过程中对绝缘体带来外力破坏;(3)建立完善检修维护制度计划。要根据10kV真空断路器运行环境特性,建立完善的检修维护计划制度,并认真落实好各类养护措施,减少灰尘、潮气等对真空断路器运行工况性能的影响。根据历史运行工况数据,制定合理的检修维护周期,定期对断路器开关、操作机构等绝缘构件性能进行检测。一旦10kV真空断路器发生绝缘事故,除了要根据故障现象准确找出故障原因和故障点外,还需要对损坏的绝缘构件进行更换处理,并认真进行绝缘试验合格后,方能投入运行。

1.3 断路器“拒动”、“误动”等故障

1.3.1 断路器分闸失灵故障

10kV真空断路器发生分闸失灵故障时,如果得不到及时的处理,将会进一步扩大成事故,甚至会引起10kV配电网发生大面积停电事故。引起断路器分闸失灵故障的原因较多,大致可以归纳为:分闸操作回路发生断线问题;分闸线圈发生断线;操作电源电压不足;分闸线圈回路电阻过大,分闸动力不足;分闸顶杆发生变形,导致分闸过程中存在卡涩、卡死等问题[2]。

当发生断路器分闸失灵故障时,工作人员应立即停电检修。要认真检查断路器分闸回路、分闸线圈是否存在断线问题;要用测试仪器测量分闸线圈电阻值是否满足断路器相关技术规范要求;检查分闸顶杆等构件是否存在变形、卡涩、卡死等问题。为了确保断路器有较高安全可靠性,检修维护人员还有必要进行低电压分合闸试验。

1.3.2 弹簧操作机构合闸储能回路故障

由于断路器弹簧操作机构合闸储能回路出现故障,断路器在合闸操作后,由于不能有效储能进而无法实现分闸操作;或者储能电机一直运转不停止,甚至还会由于电机持续运转产生剧烈热量引起电机线圈发生过热损坏。若真空断路器合闸储能不能按照要求有效到位时,若此时10kV配电线路发生事故,则断路器将会出现“拒动”问题,拒绝进行分闸操作,进而将会使线路事故进一步扩大越级;若储能电机发生损坏,则10kV真空断路器将无法按照继电保护功能需求实现准确分合闸操作。

弹簧操作机构合闸储能回路故障后,检修维护人员应该调整合闸电机的行程开关位置,确保合闸电机准确断电;在预防性试验和检修过程中,应注意合闸电机行程开关的动作和位移情况,如发现行程开关发生损坏等,应及时予以更换处理。

2、结语

在10kV真空断路器的运行维护、检修试验过程,除了要掌握上述故障处理方法措施外。笔者认为,为了及时发现10kV真空断路器存在的真空泡真空度下降、断路器“拒动”“拒动”、“误动”等故障,应当结合工程实际情况有效推广采取运行巡视及在线监控等技术手段,这样可以有效避免由于断路器设备自身质量问题引起带电误操作事故发生,及时发现并提醒运行人员设备缺陷,便于其采取有效措施进行完善处理,确保断路器具有较高运行安全可靠性。

参考文献

[1]李建基.高压开关设备实用技术[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]于志坚.电气设备及其运行[M].北京:水利电力出版社,2001.