500 kV断路器灭弧室碎裂原因分析及预防措施

李相栋，李猷民，张 伟，王宝利

(国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250118)

1 事件经过

2017-04-19，“银东直流输电工程”中胶东换流站功率由3 600 MW升至4 000 MW，5612小组滤波器自动投入后，巡视人员发现C相断路器灭弧室碎裂。对5612断路器进行检查，发现动静触头之间未直接接触，母线侧灭弧室动触头传动连杆断裂，如图1所示。断路器(型号LW15-550/Y4000-63)为常规瓷柱式高压SF6断路器，于2010-10-28投运，其负载为并联电容器，负载容性电流200 A。2015年断路器大修后例行试验结果正常，大修至今动作339次。

图1 传动连杆部位断裂情况

2 传动连杆材料试验分析

发生断裂的传动连杆材质为球墨铸铁，牌号QT500-7。对断裂传动连杆进行各项材料检测和性能试验。

(1) 宏观检验。利用光学显微镜对传动连杆断裂处形貌进行宏观分析，发现内、外侧传动连杆断口较粗糙，呈脆性断裂形貌；且内侧传动连杆断口存在1处直径约5 mm的缩孔缺陷及大量气孔。

(2) 金相分析。在光学显微镜下观察球磨铸铁金相组织(见图2)，完成显微组织的球化评级。取样中石墨大部分呈球状和团状，球化率为90 %，金相组织为铁素体、石墨和少量珠光体。根据GB/T 1348—2009《球墨铸铁件》标准，石墨以球状为主，球化级别不低于GB/T 9441—2009《球墨铸铁金相检验》规定的球化级别：4级。所检试样球化级别均符合标准要求。

图2 光学显微镜下的球磨铸铁金相组织

(3) 力学性能试验。对传动连杆断口附近取样进行硬度检测，布氏硬度平均值为142.4 HB。根据标准GB/T 1348—2009，QT500-7布氏硬度参考范围为：170—230 HB，可见传动连杆硬度值低于标准参考范围。

对传动连杆取样进行机械性能拉伸检测，抗拉强度分别为422 MPa，424 MPa；屈服强度为327 MPa，316 MPa；伸长率为7.0 %，8.0 %。参考机械性能拉伸检测，抗拉强度低于单铸试件标准要求下限，屈服强度低于标准要求。

3 灭弧室碎裂原因分析

由于对铸造工艺的管控不严，断路器传动连杆内部有1处有明显气泡及大量气孔，其硬度、抗拉强度、屈服强度均达不到标准要求；在断路器多次分合作用下，传动连杆发生断裂，导致断路器合闸不到位，动静触头之间持续电弧导通；受电弧高温影响，灭弧室内SF6气体压力持续增大，造成灭弧室碎裂。

4 运行维护注意事项及预防措施

(1) 在直流功率升降过程中，严禁任何人员在交流滤波器现场观察设备状态或开展其他工作。

(2) 进行手动操作交流滤波器时，如需要人员现场观察状态，应在滤波器断路器操作完成后近距离观察，严禁在操作过程中靠近设备。

(3) 交流滤波器检修或者试验过程中，需要对开关进行分合时，现场人员应加强监视，注意安全距离，防止设备发生意外而对人身安全造成伤害。

(4) 安排计划解体同批次、同型号断路器灭弧室，检查传动连杆情况，及时发现设备隐患。

(5) 将此事件反馈制造厂，要求其严控铸造工艺，确保断路器制造质量合格。