针对一起220kV变电站高压断路器故障分析讨论

冯凌 宋亮

摘 要：高压断路器又叫高压断路器，具有足够的开断能力和灭弧能力，它不仅可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且当系统发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，可以迅速地切除故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，对于保证电力系统的安全运行，具有极其重要的意义。某年月日，某220kV某站35kV4号母线所属断路器全部跳闸。现场检查发现D2断路器B相灭弧室击穿导致D2断路器B、C相间短路，35kV4号母线母差保护动作，本文即对其发生的经过与处理作出分析与讨论，对现实实践中具有一定参考意义。

关键词：断路器；分析；故障；击穿

高压断路器经历了油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器的演变，其中前两种已逐步被淘汰，后两者的比较中SF6断路器应用更为普遍。SF6断路器在七十年代初被广泛采用，它是以六氟化硫作为灭弧介质，这种断路器的切断能力大，在自由开断情况下，其切断能力比其他断路器高10倍左右。在电力系统的稳定和安全运行中发挥着重要的作用，在经济效益和社会效益方面也具有非常重要的意义。

断路器对电力系统的稳定和安全运行有非常重要的作用。其中高压断路器状态监测及故障诊断的技术越为越成熟，但作为绝缘介质和灭弧介质的能力来说，SF6气体的特性和SF6断路器的特点仍然占有相对强的优势。本文例举了一起高压断路器的故障类型及产生原因，并对其处理结果情况展开分析总结。

1 故障前概况

故障当天天气为晴，风力2～3级，配电室内温度21℃，湿度55%。故障前运行方式：220kV#5母线、2211、2213、2201断路器运行；220kV#4母线、2212、2202断路器运行，韩涿II线2214断路器热备用；母联2245断路器运行；110kV#5母线、115、117、101断路器运行；110kV#4母线、114、116、118、 102断路器运行，111断路器热备用；母联145断路器运行；

35kV#4母线、301断路器 、B31断路器、311断路器、313断路器、315断路器（备用电源）运行；35kV#5母线、302断路器运行 ，分段345断路器在分位。

2 故障经过及现场检查情况

2.1 故障经过

某年04月12日11时42分，220kV某站运行人员在主控室进行D2电容器断路器遥分操作时，35kV4号母线差动保护RCS915动作，跳开35kV4号母线所属全部断路器。

2.2 现场检查情况

1）11时42分28秒094毫秒35kV#4母线发生B、C相间短路故障，35kV母差保护装置启动。

2）35kV母差保护启动后413毫秒，35kV母差保护装置变化量差动保护动作，并出口跳35kV4号母线301、345、311、313、C31、C33、C35、D2、B31断路器。

3）35kV母差保护启动后426毫秒、428毫秒，由于故障电流还未断开，35kV母差保护装置稳态量差动保护动作，并出口跳35kV4号母线301、345、311、313、C31、C33、C35、D2，B31断路器。35kV#4母线发生B、C相间短路故障时301断路器故障电流13000A。

2.3 断路器现场检查情况

现场检查发现D2断路器机构本体均在分位，B、C相灭弧室上接线座和相间绝缘隔板、固定绝缘子均有明显放电痕迹，B相灭弧室上有明显的击穿孔。

2.4 现场试验检查情况

1）故障断路器相关信息。断路器柜生产厂家：某高压成套断路器厂； 型号：KYN-40.5； 出厂日期：2001年8月；投运日期：2001年10月；编号：517；断路器生产厂家：某高压成套断路器厂；D2操作次数： 2001年10月投运至今共操作1625次，2008年4月8日预试至故障前，D2断路器共进行241次投运操作，240次切除操作，未发现异常； D2预试情况：D2断路器2001年投运至今，按规程要求进行预试，未发现异常。

2）D2断路器耐压试验情况。对D2断路器断口交流耐压试验，A相合格76kV，B相在30kV时击穿放电，C相在70kV时击穿放电。

3）D2断路器机械特性试验情况。断路器机构润滑良好，各部件没有变形松动。对其进行手动操作，分合正常，指示正确。测量合、分闸操作回路正常导通，合闸线圈电阻249Ω，分闸线圈电阻250Ω。随后进行机械特性试验，试验各项数据合格，结果如下：

4）1#主变试验情况。故障发生后，组织相关人员对1#主变进行了相关试验，结果无异常。#1主变于4月12日凌晨0：55恢复运行。

3 故障处理及原因讨论分析

现场对D2断路器B相灭弧室进行了锯开处理，发现灭弧室内动、静触头有明显的拉弧现象，灭弧室内壁有击穿痕迹：对D2断路器B相灭弧室内部情况分析得出结论：进行D2断路器切断操作时，B相灭弧室不能正常灭弧，灭弧室内压力瞬间急剧增高，击穿灭弧室，高温高压金属蒸汽喷出，导致D2断路器母线侧接线板B、C相相间短路，35kV4#母线母差保护动作。通过此次事件，总结经验如下：

（1）某高压成套断路器生产的该型号断路器存在家族型缺陷，已多次发生故障，建议对某高压成套断路器厂该批次产品进行整體更换；

（2）真空断路器，尤其是用于投切电容器的真空断路器，需要探询有效的替代产品或检测手段。

参考文献：

[1]陈新岗，陈渝光，黄建国，等.环境温度及湿度对SF6断路器中微量水分的影响及控制措施[J].高压电器，2004，40（1）：63-64.

[2]李建基.高压及超高压SF断路器和GIS市场与技术进步[J].电力设备，2007，8（11）：108-111.

[3]颜庆芬.SF6断路器运行中的检修要点田.机电信息，2011，（12）：24-26.

[4]王长海，谭英.于显颖.SF6断路器应用中的维护要点田科技创新导报，2009.（12）：68-70.

[5]方可行.断路器故障与监测[M].中国电力出版社，2003.

[6]赵立明，赵亮.我国高压SF6断路器的现状及发展趋势[J].科技信息.