國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司湘潭分公司的研究人員黃靈資、劉昊等，在2018年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，針對(duì)一起110kV斷路器回路電阻偏大導(dǎo)致滅弧室瓷套發(fā)熱異常故障，結(jié)合斷路器紅外檢測(cè)圖譜溫度顯示情況，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行SF6氣體檢測(cè)、回路電阻測(cè)試、動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試以及升流試驗(yàn)，分析診斷故障原因，并解體驗(yàn)證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，為斷路器故障診斷和運(yùn)行維護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，并對(duì)斷路器的運(yùn)行維護(hù)提出建議。

高壓斷路器異常發(fā)熱，是斷路器的主要缺陷類型，由于發(fā)熱引起的設(shè)備故障近幾年屢見(jiàn)不鮮，已造成多起設(shè)備停運(yùn)事故，因此利用SF6氣體檢測(cè)、回路電阻測(cè)試、動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試以及升流試驗(yàn)等多種試驗(yàn)手段對(duì)斷路器的異常發(fā)熱進(jìn)行分析診斷，確定故障原因，提前將故障隔離，對(duì)保證電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要作用。

在對(duì)某110kV變電站一次設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某110kV斷路器[2]A相滅弧室瓷套異常發(fā)熱[3]，與正常相相同位置溫差為1K。根據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》：瓷絕緣子溫差超過(guò)1K，即為電壓致熱型缺陷，初判斷該斷路器A相滅弧室瓷套存在嚴(yán)重的電壓致熱型缺陷。

該斷路器滅弧室瓷套為瓷質(zhì)絕緣子，在缺陷發(fā)現(xiàn)前的歷次紅外檢測(cè)中，三相滅弧室瓷套溫度分布均勻，相同位置溫度無(wú)明顯差異。造成本次溫度分布異常的直接原因?yàn)闇缁∈掖嬖谶^(guò)熱，而存在的熱量可能為滅弧室某部位接觸電阻過(guò)大產(chǎn)生。

滅弧室接觸電阻過(guò)大原因可能是：①觸頭壓緊彈簧疲勞或失效，動(dòng)、靜觸頭接觸壓力不合格；②動(dòng)靜觸頭材質(zhì)不良，在短路電流電動(dòng)力作用下形變或疲勞形變，表面氧化；③中間觸頭與支撐件及動(dòng)觸頭接觸不良；④開(kāi)斷短路電流后，弧觸頭燒熔變長(zhǎng)，傳動(dòng)部分時(shí)間長(zhǎng)后運(yùn)行不到位，導(dǎo)致虛假的接觸行程。

1 故障設(shè)備簡(jiǎn)介

該斷路器型號(hào)ZCN8-126（L）額定電流為2000A，額定電壓為126kV，雷電沖擊耐受電壓為550kV，額定SF6氣壓為20℃ 0.6MPa，操作順序O-0.3S-CO-180S-CO，額定短路開(kāi)斷電流40kA，總行程為150± 4mm，超程為25+3/◆2mm。

2 綜合診斷試驗(yàn)

為找出滅弧室[6]瓷套異常發(fā)熱原因，對(duì)該斷路器[7]的接線板、瓷套管、軀殼等進(jìn)行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。接著對(duì)其進(jìn)行電氣試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括：SF6氣體檢測(cè)、回路電阻測(cè)試、動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試以及升流試驗(yàn)。

2.1 SF6氣體檢測(cè)

A相滅弧室SF6氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1、表2。

表1 A相滅弧室SF6分解產(chǎn)物數(shù)據(jù)

表2 A相滅弧室SF6純度和濕度數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)SF6[8]分解產(chǎn)物、SF6純度和濕度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均無(wú)異常。

2.2 回路電阻測(cè)試

對(duì)斷路器A、B、C三相分別進(jìn)行回路電阻，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 回路電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

通過(guò)回路電阻測(cè)試，B、C相與2013年測(cè)試結(jié)果相比無(wú)明顯變化，A相與2013年測(cè)試結(jié)果相比，增大了500%，廠家規(guī)定值為≤50◆◆，嚴(yán)重超過(guò)規(guī)定值?；芈冯娮枋遣捎么箅娏髦绷鹘祲悍y(cè)試，且接線板已打磨光滑，接線處氧化層對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)，B、C相測(cè)試數(shù)據(jù)合格也證實(shí)了這一點(diǎn)。故A相回路電阻增大原因?yàn)閯?dòng)靜觸頭接觸電阻過(guò)大，是危急缺陷，需立即停止運(yùn)行。

2.3 動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試

動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試[9]的原理即在斷路器斷口兩端施加一個(gè)瞬時(shí)恒定大直流電流，電流流過(guò)斷路器主觸頭和弧觸頭時(shí)的電流值是變化的，通過(guò)測(cè)量其電流變化的過(guò)程，配合對(duì)斷路器合、分閘速度的測(cè)量，計(jì)算出弧觸頭電阻值及弧觸頭超出主觸頭的長(zhǎng)度。動(dòng)態(tài)電阻是指弧觸頭的接觸電阻，它需要在設(shè)備合、分閘的動(dòng)態(tài)過(guò)程中測(cè)量，以此反映弧觸頭的燒損情況。

2016年12月22日，對(duì)故障斷路器進(jìn)行動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試，動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試圖形分別如圖2至圖5所示。

圖2 斷路器A相弧電阻

對(duì)正常相B相進(jìn)行動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試，動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試圖形如圖3所示。

通過(guò)動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試，A相弧電阻最小為61◆◆，B相位最小為52◆◆，且A相動(dòng)靜觸頭接觸過(guò)程的動(dòng)態(tài)電阻波形與標(biāo)準(zhǔn)波形相比幅值變化更加劇烈。初步可以判斷該斷路器弧觸頭狀態(tài)不良，需將A相滅弧室解體進(jìn)一步分析。c

圖3 斷路器A相動(dòng)靜觸頭接觸過(guò)程的動(dòng)態(tài)電阻波形c

圖4 斷路器B相弧電阻

圖5 斷路器B相動(dòng)靜觸頭接觸過(guò)程的動(dòng)態(tài)電阻波形

2.4 升流試驗(yàn)

對(duì)斷路器A相進(jìn)行升流試驗(yàn)，試驗(yàn)接線圖如圖6所示。所加電流為400A，時(shí)間為2h。

圖6 斷路器A相升流試驗(yàn)接線圖

通過(guò)升流試驗(yàn)對(duì)斷路器進(jìn)行紅外測(cè)溫，A相滅弧室瓷套升流2h后，較B相滅弧室相同位置瓷套溫升高0.7℃，驗(yàn)證了斷路器A相滅弧室異常的判斷。

3 處理措施

為進(jìn)一步深入查找問(wèn)題，決定將該相斷路器的滅弧室解體檢查。對(duì)斷路器A相滅弧室進(jìn)行解體，解體后的靜觸頭如圖7所示。

圖7 110kV年豐變504斷路器A相靜觸頭

從圖7可以看出，該靜觸頭的主觸頭存在嚴(yán)重?zé)g痕跡，當(dāng)斷路器工作在合閘狀態(tài)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭間合閘電阻偏大，在電流的長(zhǎng)時(shí)間作用下，導(dǎo)致接觸部分發(fā)熱，熱量通過(guò)導(dǎo)電桿傳遞至滅弧室頂部。

對(duì)A相斷路器靜觸頭進(jìn)行更換，在不裝配瓷套的情況下，模擬斷路器合閘位置進(jìn)行回路電阻測(cè)試如圖8所示。

圖8 A相模擬斷路器合閘位置回路電阻測(cè)試圖

通過(guò)回路電阻測(cè)試，A相模擬斷路器合閘位置回路電阻為14◆◆，合格。按照產(chǎn)品裝配工藝，重新恢復(fù)組裝滅弧室，對(duì)所有的零部件進(jìn)行了擦拭、清理后，組裝為一個(gè)完整的滅弧單元，進(jìn)行回路電阻測(cè)試，A相回路電阻值為31◆◆，復(fù)測(cè)B相為30◆◆，復(fù)測(cè)C相位為30◆◆，符合回路電阻≤50◆◆的設(shè)計(jì)要求值。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)一起l10kV斷路器回路電阻故障的處理，詳細(xì)闡述了對(duì)斷路器進(jìn)行綜合試驗(yàn)、故障分析的過(guò)程和方法，為斷路器的故障診斷提供了科學(xué)參考方法。對(duì)斷路器的運(yùn)行維護(hù)提出以下建議：

1）加強(qiáng)日常紅外測(cè)溫[10]巡視工作，對(duì)于不滿足規(guī)程要求的缺陷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決隱患。

2）對(duì)同類型、同批次設(shè)備進(jìn)行排查，便于統(tǒng)計(jì)、跟蹤，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。

3）對(duì)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)或累計(jì)故障開(kāi)斷電流較大的SF6斷路器進(jìn)行動(dòng)態(tài)電阻測(cè)試，并結(jié)合運(yùn)行情況予以綜合評(píng)估，確定是否需要解體大修。