斷路器的事故原因分析
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）開(kāi)斷、關(guān)合性能不良；
（4）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。本節(jié)將分析這兩方面的原因。
事故的技術(shù)原因分析
（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，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。例如。某發(fā)電廠在小號(hào)發(fā)電機(jī)停機(jī)解裂操作中，袖子SW2一220型少油斷路器拉桿強(qiáng)度不足而折斷，B相未斷開(kāi)，造成非全相運(yùn)行，使4號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙發(fā)生火花放電，電弧波及220kV東下母線，使母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，2號(hào)發(fā)電機(jī)及兩條線路跳閘，又由于負(fù)序電流的影響，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極主絕緣幾乎全部損壞。
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。
例如：
（1）某電業(yè)局的220kV變電所，其主變壓器的SW6～220斷路器C相在運(yùn)行中偷跳，造成非全相運(yùn)行，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。其原因是C相機(jī)構(gòu)分閘線圈引出線外皮磨損，與鐵軛窗口放電，構(gòu)成直流系統(tǒng)負(fù)極接地。又由于變電所絕緣監(jiān)視裝置失靈，而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，儀表班在作業(yè)中又誤觸正極，造成直流兩點(diǎn)接地，使斷路器C相偷跳。
（2）某變電所的SW6一220型少油斷路器，在檢修中，將二次線接錯(cuò)，以致故障時(shí)斷路器拒分，擴(kuò)大為全所停電。
（3）某發(fā)電廠的SW6一220Ⅰ型少油斷路器，其CY3機(jī)構(gòu)的F4輔助開(kāi)關(guān)，因制造質(zhì)量不良，觸片彈力不足，似接非接。當(dāng)線路故障時(shí)，斷路器不能正確分閘，使斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作， 220kV母線停電，少送電 15.5萬(wàn) kW· h，
少發(fā)電7.5萬(wàn) kW· h。
2．?dāng)嗦菲鞅倔w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。
例如：某發(fā)電廠的3號(hào)發(fā)電機(jī)一變壓器的SW7一220型少油斷路器，在并網(wǎng)操作時(shí)C相拒合，造成非全相運(yùn)行，使220kV母聯(lián)、線路斷路器跳閘，少發(fā)電40萬(wàn)kW·h。事故的原因是，該斷路器操作已達(dá)3600次，部件磨損嚴(yán)重，變
直機(jī)構(gòu)變形，又未及時(shí)進(jìn)行檢修、更換，終于釀成事故。
對(duì)SW7一220型少油斷路器具有特殊的“晚動(dòng)”故障，其原因是：該型斷路器滅弧室內(nèi)和三角箱內(nèi)的油是隔絕的。
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路發(fā)生故障，斷路器在重合時(shí)爆炸；另一變電所44kV線路相位接錯(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)線路故障時(shí)，母線電壓降低所致。因此，1982年原水利電力部制訂了《關(guān)于變電所操作能源的暫行規(guī)定》，要求新建變電所不得再采用硅整流作為操作電源，建議推廣采用蓄電池和儲(chǔ)能式操動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)已有變電所進(jìn)行操作電源改造和完善，并加強(qiáng)管理。
（1）操動(dòng)失靈；
（2）絕緣故障；
（3）開(kāi)斷、關(guān)合性能不良；
（4）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。本節(jié)將分析這兩方面的原因。
事故的技術(shù)原因分析
（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，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。例如。某發(fā)電廠在小號(hào)發(fā)電機(jī)停機(jī)解裂操作中，袖子SW2一220型少油斷路器拉桿強(qiáng)度不足而折斷，B相未斷開(kāi)，造成非全相運(yùn)行，使4號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙發(fā)生火花放電，電弧波及220kV東下母線，使母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，2號(hào)發(fā)電機(jī)及兩條線路跳閘，又由于負(fù)序電流的影響，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極主絕緣幾乎全部損壞。
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。
例如：
（1）某電業(yè)局的220kV變電所，其主變壓器的SW6～220斷路器C相在運(yùn)行中偷跳，造成非全相運(yùn)行，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。其原因是C相機(jī)構(gòu)分閘線圈引出線外皮磨損，與鐵軛窗口放電，構(gòu)成直流系統(tǒng)負(fù)極接地。又由于變電所絕緣監(jiān)視裝置失靈，而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，儀表班在作業(yè)中又誤觸正極，造成直流兩點(diǎn)接地，使斷路器C相偷跳。
（2）某變電所的SW6一220型少油斷路器，在檢修中，將二次線接錯(cuò)，以致故障時(shí)斷路器拒分，擴(kuò)大為全所停電。
（3）某發(fā)電廠的SW6一220Ⅰ型少油斷路器，其CY3機(jī)構(gòu)的F4輔助開(kāi)關(guān)，因制造質(zhì)量不良，觸片彈力不足，似接非接。當(dāng)線路故障時(shí)，斷路器不能正確分閘，使斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作， 220kV母線停電，少送電 15.5萬(wàn) kW· h，
少發(fā)電7.5萬(wàn) kW· h。
2．?dāng)嗦菲鞅倔w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。
例如：某發(fā)電廠的3號(hào)發(fā)電機(jī)一變壓器的SW7一220型少油斷路器，在并網(wǎng)操作時(shí)C相拒合，造成非全相運(yùn)行，使220kV母聯(lián)、線路斷路器跳閘，少發(fā)電40萬(wàn)kW·h。事故的原因是，該斷路器操作已達(dá)3600次，部件磨損嚴(yán)重，變
直機(jī)構(gòu)變形，又未及時(shí)進(jìn)行檢修、更換，終于釀成事故。
對(duì)SW7一220型少油斷路器具有特殊的“晚動(dòng)”故障，其原因是：該型斷路器滅弧室內(nèi)和三角箱內(nèi)的油是隔絕的。
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路發(fā)生故障，斷路器在重合時(shí)爆炸；另一變電所44kV線路相位接錯(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)線路故障時(shí)，母線電壓降低所致。因此，1982年原水利電力部制訂了《關(guān)于變電所操作能源的暫行規(guī)定》，要求新建變電所不得再采用硅整流作為操作電源，建議推廣采用蓄電池和儲(chǔ)能式操動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)已有變電所進(jìn)行操作電源改造和完善，并加強(qiáng)管理。
文章版權(quán)歸西部工控xbgk所有，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。
服務(wù)咨詢(xún)