一例110 kV断路器疑似家族性缺陷分析

秦家远，徐元璨，段肖力，刘赟

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.长沙理工大学，湖南长沙410114)

一例110 kV断路器疑似家族性缺陷分析

秦家远1，徐元璨2，段肖力1，刘赟1

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.长沙理工大学，湖南长沙410114)

断路器在现场运行中容易出现机械原因导致的故障，本文通过分析实际运行中断路器故障缺陷，总结了存在疑似家族性缺陷的故障特点，指出断路器厂家在设计、配件选择方面的不足，提出在断路器实际运维中的注意事项。

家族性缺陷；断路器；故障分析

高压断路器是电力系统的重要执行元件，是集故障、检修、参数测量频次最多的一种重要电气设备〔1〕。灭弧室故障、传动机构故障都属于高压断路器的典型故障，具有隐蔽性强、传统试验手段检测效果不佳、故障易扩大、恶化的特点〔2〕。断路器灭弧室的传统拉杆及配件是断路器操作时重要的能量传递部件，对断路器能否正常闭合、承载和开断电流起着关键作用，所以分析其典型故障现象、完善检测定位手段、总结反事故措施对于断路器的长周期安全稳定运行具有重要意义〔3〕。文中基于断路器传统拉杆及其配件故障，通过解体分析内部结构，找出了断路器厂家在设计、选材、工艺等方面存在的疑似家族性缺陷，提出了预防及应对措施。

1 故障情况

2016年3月某110 kV变电站1号主变由冷备用转热备用过程中，在合上5101，5103隔离开关后(510断路器在分位)，发现1号主变高压侧中性点间隙存在放电异常故障现象，运行人员立即停止操作，汇报上级，开展故障查找。经确认510断路器存在故障。

2 试验检查及分析

2.1 外观检查

运行人员用验电器检测5103隔离开关与510断路器之间，发现C相带电，而A，B两相无电，进而将510断路器转至检修状态。检修人员打开断路器横梁框架盖板，检查了单极操作杆实际位置已经拉至分闸状态，传动部件无异常，判断故障点在C相瓷套总装内部。510断路器C相传动连杆如图1所示。

图1 510断路器C相传动连杆(分闸位置)

2.2 试验检查

为进一步分析断路器内部状况，对510断路器在分闸状态下进行了绝缘电阻、回路电阻试验，结果见表1。

表1 510断路器绝缘电阻及回路电阻试验数据

由试验数据分析，当510断路器处于分闸位置时，A相、B相断口绝缘正常，C相断口绝缘为0。在分闸状态下测试C相回路电阻为819 μΩ，而A相、B相无法测试。因此可以判断，断路器A相、B相为分开状态，C相内部触头为合闸状态。该断路器一直存在漏气情况(每6个月需进行补气)，检测结果表明该断路器SF6气体微水含量为158.7 μL/L，满足状态检修试验的要求。

依据外观检查与试验数据，可以分析判断该断路器C相内部绝缘杆存在脱销或断裂故障，无断路器本体绝缘异常。

3 解体检查

对该断路器进行了解体检查，发现该断路器存在问题如下:

1)绝缘拉杆存在设计问题。C相绝缘拉杆上端螺纹全部滑丝脱落(如图2所示)，A相、B相正常绝缘拉杆螺纹如图3所示。从图3中可看出，正常的A相、B相拉杆与金属部件之间未打胶，拉杆与金属件之间全靠螺纹受力，是造成C相绝缘拉杆上端螺纹全部滑丝脱落的主要原因。另外，C相绝缘杆与触头连接部件处还存在散落遗留物。

图2 C相绝缘拉杆上端螺纹

图3 A，B相正常绝缘拉杆螺纹

2)触指不满足要求。灭弧室内部静弧(引弧)触头有明显烧蚀痕迹，未采用紧装配工艺，未采用自力型触头，静触头触指材料单薄、压强不够，见图4。

图4 C相灭弧室内部静弧(引弧)触头

3)工艺粗糙。中间触头外边框铆接工艺粗糙、未进行倒边打磨处理，见图5。

图5 中间触头外边框铆接工艺粗糙

4)密封不良。在解体时，瓷套法兰处有黑色液体流出，且密封不严，法兰盘处锈蚀斑点严重，见图6。据统计，还有7台该厂家该型号断路器在其他变电站运行，都存在不同程度的漏气现象。密封不良应是该型产品的共同缺陷。

图6 法兰盘处锈蚀斑点

4 综合分析

试验检查及解体检查结果表明，该断路器绝缘拉杆上端螺纹滑丝脱落是造成C相绝缘拉杆断裂的主要原因，断路器设计及制造工艺粗糙，具有家族性缺陷设备的表现特征，初步判断为疑似家族性缺陷。该型号的断路器共有缺陷有:

1)瓷套管内部传动绝缘杆连接部件设计不合理，表现在绝缘杆的环氧树脂材料上车螺纹后直接与硬质铝合金材料丝扣拧紧对接，其耐推拉能力不强，断路器仅动作200余次(510断路器动作次数记录)就造成螺纹材料疲劳裂变进而滑丝脱落。

2)静触头未采用紧装配工艺，未采用自力型触头。使用材料单薄、强度不够，尤其是触指弹簧压力不足。导致触头在负荷稍大情况下极容易发热烧坏，严重影响设备安全可靠运行。

3)瓷套内部制造工艺粗糙，连接法兰密封圈质量差，导致断路器漏气频繁。

5 存在的问题及解决措施

厂家设计人员对断路器实际运行了解不深入，设计、选材欠周全，配件选材把关不到位，导致不满足要求的材料、配件进入产品组装。另外，使用单位在入厂监造、基建安装阶段存在监督不严现象，如产品工艺监造、配件使用的验收监督未得到落实，在基建安装过程未开展密封性能试验检测等。建议采取以下措施:

1)开展该型号断路器排查，统计运行状况，选取易停电的变电站，对该型号断路器解体复核，如果确认缺陷一致即认定为该型断路器存在家族性缺陷。

2)加强该型号断路器巡视，重点检查压力表、分合闸指示，开展红外测温、气体检测工作，发现缺陷立即停电处理。

3)对该厂家断路器进行倒闸操作时，仔细检查电流表，确认该设备的电流为0后，再去拉合隔离开关，防止因断路器未断开而造成带负荷拉隔离开关。

4)加强疑似家族性缺陷设备的检查力度，举一反三对设备问题深入分析，开展同厂、同型号、同期投运设备的隐患排查。

6 结束语

提高断路器核心部件的安装质量，并加强监督是亟需解决的问题〔4〕。该型号断路器疑似家族性缺陷体现了断路器厂家在设计、材质选择及工艺上的问题，也反映出安装质量不佳与监督把关不到位。加强断路器的日常维护，对断路器导流部分进行检查，对断路器进行密封处理等有利于断路器安全稳定运行〔5〕。加强疑似家族性缺陷设备的检查力度，对设备问题深入分析，可以提升断路器运维管控能力。

〔1〕陈家斌.电气设备故障检测诊断方法及实例〔M〕.北京:中国水利水电出版社，2003.

〔2〕许杨，陈小军，李锋锋，等.550 kV断路器典型故障分析〔J〕.高压电器，2013，49(12):80-85.

〔3〕陈少波.500 kV断路器结构特点和选型〔J〕.华东电力，2000:28(4):45-48.

〔4〕江韬，贺振华，向真，等.一起500 kV瓷柱式SF6断路器故障的分析及处理〔J〕.高压电器.2015，51(12):207-210.

〔5〕葛玉敏，梁爽.一起断路器故障的综合分析〔J〕.高压电器，2009，45(5):159-160.

〔6〕张若飞，杜黎明，张利燕.SF6高压断路器故障分析〔J〕.高压电器2010，46(2):99-102.

〔7〕孟建英，郭红兵，文惠君，等.一起500 kV SF6断路器故障分析〔J〕.中国电力，2011，44(7):77-79.

〔8〕李强，池威威，孟延辉，等.罐式断路器典型故障分析及处理措施〔J〕.河北电力技术，2013，32(1):38-39.

Analysis on a suspicious familial defect for 110 kV circuit breaker

QIN Jiayuan1，XU Yuancan2，DUAN Xiaoli1，LIU Yun1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China；2.Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China)

Circuit breaker are easy to have a breakdown by mechanical reason in the actual operation.Based on the analysis of circuit breaker failure defects in actual operation，this paper summarizes the defect of suspicious familial failure characteristics，points out that the deficiencies circuit breaker manufacturers in design，accessories choice and the matters of attention in the actual operations are put forward for the circuit breakers.

familial defect；circuit breaker；failure analysis

TM561

B

1008-0198(2016)05-0065-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.017

秦家远(1976)，男，高级工程师，湖南永州人，主要从事变压器及绝缘技术监督工作。

2016-05-30 改回日期:2016-07-18