SF6断路器故障分析及处理办法研究

2020-12-13邵光一

电气技术与经济 2020年5期

邵光一

(陕西德源府谷能源有限公司)

0 引言

在变电站系统中，高压断路器是一种电力分断设备，其中SF6断路器最为常见，这种断路器以SF6气体为主要的绝缘介质，基于电弧能量作用而形成SF6压缩气体，瞬间熄灭电弧，进而实现额定电流与故障电流的切断，保护切电线路与电气设备不受损害，系统配备完善的操作系统，可以通过分合闸的方式进行断路器控制，使用功能较强。SF6断路器对变电站的正常运行十分关键，一旦SF6断路器发生故障，会直接影响各个变电站系统的运行，从这可以看出SF6断路器检修防护工作的重要性。在这样的环境背景下，探究SF6断路器故障分析及处理办法具有重要的现实意义。

1 SF6断路器常见故障分析

1.1 SF6气压不足

SF6断路器在实际运行中，很容易出现SF6气压不足的情况，一旦发生这一故障，SF6压力表的压力值会比定压力值低，在远程控制中，后台管理系统会发出警报，提醒管理人员SF6气体压力过低。形成这一现象主要是由于SF6断路器所在区域的环境温度低，或者是SF6系统存在漏气的情况，压力表数值显示不正确，导致SF6密度继电器发生故障，进而造成SF6气压不足，引发SF6断路器故障问题。

1.2 SF6断路器拒合、拒分故障

在SF6断路器运行中，在人为操作下，下达分闸、合闸命令后，SF6断路器没有任何的响应，进而引发SF6断路器拒合、拒分故障问题。形成这一故障问题的根源主要有三方面，一是弹簧储能系统发生故障，无法为SF6断路器分闸和合闸操作提供能量和动力；二是控制回路发生堵塞，导致回路不同，分闸、合闸命令的传输受阻；三是机械联动故障，即使命令传达后，由于机械部件失灵或是损坏，无法完成下达的指令。

1.3 SF6断路器误分故障

误分故障是SF6断路器的常见故障之一，主要是SF6断路器没有下达操作指令会自动分闸，使得SF6断路器处于不受控制的状态，影响变电站的正常运转。造成这一故障现象的原因主要是人为误碰、操作失误，也可能因为外界机械振动形成的误分。电气故障也会导致SF6断路器自动分闸，主要是保护动作错误和整定错误造成的，直流系统两点接地过程中，正负电源连接后，传输和接受继电保护信号，导致错误动作的发生。除此之外，合闸支架支撑不住或是定位螺杆位置偏移等机械故障，也可能造成SF6断路器的误分故障。

1.4 SF6断路器误合故障

误合故障是SF6断路器的常见故障之一，是指在SF6断路器没有发出操作指令而自动合闸，使得SF6断路器处于不受控制的状态，影响变电站的正常运转。造成这一故障现象的原因主要是直流回路中的正负接点没有联通而同时接地，形成合闸控制回路，进而导致合闸故障；合闸接触器线圈电阻小，降低了启动电压，使得直流系统出现瞬时脉冲，形成合闸故障；分闸锁扣支撑损坏，也会造成SF6断路器的误合故障。

2 SF6断路器故障的处理办法

2.1 SF6气体压力不足故障处理办法

一旦出现SF6气体压力不足故障，检修人员先定时记录SF6断路器压力表值，将其换算成标准温度中的压力值，以此判断SF6断路器中的气体压力是否正常，若压力仍持续下降，则诊断为SF6断路器气体泄漏。将SF6断路器充气到额定压力后，观察压力表的变化，选择SF6检漏仪检查SF6断路器各个部分，包括连接部件、密封胶圈以及压力表接头位置等，根据实际情况，可以在怀疑的泄露部位刷上肥皂水，判断泄露部位。在泄露处理中，对泄露部位实施补焊处理，根据各个部件使用情况，更换泄露部件和损坏部件。在实践中，由于密度继电器失灵也会让系统发出低气压警报，检修人员可以进一步检查密度继电器，特别是针对指示灯和开关部位，排除开关粘合或是短路的情况，及时更换已损坏的继电器，排除故障。

2.2 SF6断路器拒合、拒分故障处理办法

在SF6断路器拒合、拒分故障中，要根据发生故障的具体原因进行故障排除，针对由于弹簧储能系统故障而引发SF6断路器拒合、拒分故障来说，检修人员要对弹簧储能系统的辅助开关与储能电机运行情况进行检查，及时更换外表面存在烧毁痕迹的零部件，若外观正常，要拆除电机斜线，对储能电机的电阻和辅助开关是否可以正常工作进行检测。若合闸后可以正常储能，电机始终保持运转，则判定为储能辅助开关由于受潮黏住、触电烧毁等原因，不能及时断开电路，进而造成SF6断路器故障问题。检修人员要人为断开储能电源开关，防止电机长时间运行而导致各个部件被烧毁，更换辅助开关，检查整个设备是否受潮渗水，及时做好防潮防渗措施，预防SF6断路器的再次故障。

针对由于控制回路堵塞而造成的SF6断路器拒合、拒分故障来说，检修人员要先检查断路器分合闸线圈工作状态，检查控制线是否断线，排除接线端和辅助开关节点的松动或是断开。首先，检修人员查看分合闸线圈是否存在发热或是烧毁情况，及时更换已经损坏的分合闸线圈；其次，根据SF6断路器接线图，选择万用表检查断路器回路连通情况，及时排除断线或是连接松动的情况，保证闭锁回路正常，一旦发生异常，可以立即确定故障点，并排除故障。

针对由于机械联动故障而造成的SF6断路器拒合、拒分故障来说，检修人员要停用SF6断路器，将机械故障上报到上级领导，一般机械故障包括机构卡涩、分闸锁扣松动以及传动连杆脱落等问题，检修人员要拆解发生机械故障的部件，根据出厂说明书将原有的机械部件恢复原位，更换已经发生损坏的机械部件，清理清洁部件的灰尘，加入适当润滑油，排除机械卡涩问题，实现故障排除。

2.3 SF6断路器误分故障的处理办法

由于人为误碰、操作失误等造成的误分故障，检修人员要先检查SF6断路器信号显示情况，排除开关故障，再次启动SF6断路器进行送电；由于电气故障造成的误分故障，检修人员要先查看SF6断路器信号与整定值，找到故障点，分析故障发生原因，及时排除和维修故障部件，对密封不严而受潮的零部件，要重新更换密封部件，设置加热装置进行防潮除湿，进而排除故障问题；由于机械故障而造成的误分故障，检修人员要拆解机械部分，重新纠正定位螺杆位置，更换或维修合闸支架，排除误分故障，进而保证SF6断路器的正常运行。

2.4 SF6断路器误合故障的处理办法

在SF6断路器误合故障处理中，检修人员要明确发生SF6断路器误合故障的主要原因，采取针对性处理方法排除故障。检修人员要定期检查SF6断路器各个部件的防潮情况，若是由于直流回路正负接点同时接地而引发的合闸，判断是二次回路受潮导致，可以在受潮部件中设置防潮除湿装置，对渗水漏洞进行及时封堵，进而排除故障。同时，检修人员要检查所有的二次回路，及时更换已经发生缺陷或是损坏的元件，排除故障。除此之外，检修人员要检查分闸锁扣部件，更换损坏的分闸锁扣部件，排除故障。

3 案例分析

3.1 故障现象

一台LW15-252型SF6断路器早在2007年就投入运行，断路器分闸后，分闸仍为挚子过位，其中挚子和合闸触发器之间形成10mm左右的非正常间距，接触异常，但在合闸脉冲电源供电后，线圈和触发器都正常工作，但挚子仍无法脱开而合闸，人为手动将挚子脱离后，开关仍无法合闸。

3.2 故障分析

通过对该断路器运行数据记录的分析，发现该断路器运行中电流开断132次。电流开断时，会产生大量热量，高温电弧会促进化学反应物质的堆积，特别是针对大电流开断的情况，形成催化作品，加速内部物质发生化学反应，增加大量的粉尘。故该断路器故障初步诊断为电流开断引发电弧分解物，在密封环境中的硅脂发生化学反应，形成大量的SiF4、Si(CH3)2F2等物质，固化物停留在制动密封杆中，阻碍制动密封杆的传动，形成卡涩现象，引发SF6断路器合闸故障。

3.3 故障排除

检修人员将故障断路器本体进行拆解，在外部检查中，发现制动密封杆污垢明显，制动密封系统中的密封环上有大量的硅脂，附着在制动密封杆表面，增加传动过程中制动密封杆和密封环间的摩擦，导致制动密封杆无法正常传动，形成卡涩。更换制动系统元件无法从根本上解决故障问题，治标不治本。在内部检修中，对开关本体进行拆解，发现大量的灰白色粉末附着在灭弧室瓷套内壁、制动密封杆以及绝缘拉杆，这些粉末主要是高温电弧下形成的SiF4、Si(CH3)2F2等固化物质，一旦累积到一定程度，可能会造成绝缘击穿事故。对此，检修人员除了要更换制动系统元件之外，还要更换密封元件与灭弧元件，清理干净灭弧室中的粉尘，故障排除后，再次启动断路器，断路器正常运行。