一起ZW32-12真空断路器灭弧室事故分析

2021-07-07泉州维盾电气有限公司贾冬霞

电力设备管理 2021年6期

泉州维盾电气有限公司贾冬霞

ZW32-12真空断路器在电力配网中广泛使用，但不同厂家生产的ZW32-12真空断路器性能存在差异，有些ZW32-12真空断路器整体性能较低，会存在潜在的运行故障，有可能因此导致部分区域停电[1]。户外ZW32-12型真空断路器性能优越，电气和机械寿命长，小型化、轻便。但是在实际运行中也会因泄漏、短路或过载而导致出现运行问题。不断总结运行经验，采用科学有效的预防措施，方可减少或避免ZW32-12真空断路器的运行故障。对ZW32-12真空断路器常见故障的科学分析、采取一定的防范措施是减少真空断路器运行故障的有效途径。

事故发生当天为雷雨天气，运行过程中发现故障开关的B相失地、导致故障断路器跳闸，故障开关后端用户全部短时停电，当时只能采取应急措施即分闸故障断路器的前一级真空断路器，并解开故障断路器电源侧、负荷侧的全部接线，用一台旁路开关跨接在故障断路器两端，从而短时间恢复全部线路的正常供电[2-3]。将故障开关从杆上解下，查为故障开关B相负荷侧合闸分闸对地电阻均为零，分闸时电源侧对地电阻不为零（将断路器进出线拆除，使用摇表逐相测试）。通过描述现象可认为，在开关负荷侧B相线路有接地现象，B相线路电源侧线路正常。本次故障与负荷侧线路接地有一定关系。

通过对开关拆解查看，B相绝缘筒灭弧室部位外部有变色现象，对B相绝缘支柱进行拆解发现灭弧室烧毁。拆解灭弧室各零部件状况：灭弧室动、静触头完好，表面未见明显的烧损痕迹，表面发黑且有较厚的烟尘沉积。屏蔽筒在两端本各有一处烧损，在圆周方向相对位置差约180°，屏蔽筒静端烧损位置对应的静端均压罩处有烧损痕迹、动端烧损位置对应动端波纹管及波纹管保护罩有烧损痕迹。在这两处烧损处对应处瓷壳烧损。屏蔽筒内壁颜色发黑，外壁远离烧损部位颜色正常。残存瓷壳外表面未见异常痕迹。导向套软化呈向下流淌形态，与动端烧损对应部位流淌严重且有近似沸腾现象，导向套凝固将动导电杆固定在分闸位置。

1 事故现象再现与分析

灭弧室动静触头表面状态看，说明触头未在大气环境下有过电弧燃烧,而且触头应该是拉开状态；屏蔽筒内壁表面发黑，是由于电弧及微量空气的作用形成。屏蔽筒远离烧损点的外侧由于没有受到电弧影响无变色，说明电弧是局部烧蚀；灭弧室的静端均压环与屏蔽筒静端间的间隙两侧烧损较严重，说明其间产生了电弧燃烧；屏蔽筒动端与灭弧室动端触头后的保护罩间的间隙两侧烧损严重，说明其间产生了电弧燃烧。

导向套有熔化流淌痕迹，且在动端烧损部位同方位流淌严重且有沸腾现象，说明电弧高温对该处影响大，并有一定的时间持续；导向套凝固将动导电杆固定在分闸位置，说明故障中开关进行了分闸操作，且说明故障后开关处于分闸状态；触头表面有烟尘沉积，说明在电弧持续期间其温度较低、在事故发展的后期在其表面无电弧燃烧。同时也表明故障后期开关处于分闸状态。

事故过程应如下：

图1 故障相灭弧室及绝缘支柱

图2 故障相灭弧室内部烧蚀情况

图3 导向套熔化情况

在故障发生前真空灭弧室已经由于某种原因漏气，尚有一定的真空度但已不满足真空灭弧室的工作条件。在事故发生时断路器处于合闸工作状态灭弧室触头闭合。当开关负荷侧B相线路接地，开关自动分闸。A、C两相灭弧室状态良好成功完成分断，B相灭弧室在真空度不满足工作条件，由于在3相中性点不接地系统中两相分断第三相必然分断，故B相触头间电弧依然成功熄灭，也印证触头表面完整，连棱角处都无明显烧蚀，电弧的燃烧并非完全控制在两触头间有一定的扩散，导致屏蔽筒内壁发黑。

由于灭弧室内部处于低真空状态，真空绝缘能力非常低，导致屏蔽筒与动端波纹管保护罩之间在恢复电压下击穿并燃弧电弧无法控制，屏蔽筒严重发热且电位发生变化又与静端屏蔽罩击穿（最薄弱点击穿）产生电弧，电弧由动转移到静形成由电源到地的电流通道并持续电弧燃烧，待本开关的上级跳闸后熄灭。

2 真空灭弧室漏气原因分析

由于真空灭弧室外套包的硅橡胶套的加工工艺质量不良引发，导致灭弧室瓷壳外壁与胶套内壁局部的结合差，在工频检测时局部放电严重。

真空断路器从来料检测、过程检验、出厂检验、集中供货时的检验、货到用户入库前检测、实际施工上杆前检测等要经过多道检验流程，每次工频耐压检测对这个地方都产生不可恢复的绝缘破坏，导致后期的工频耐压中将瓷壳彻底击穿，形成慢性漏气气孔，使得灭弧室内部真空度缓慢失效。在本次事故后虽然B相灭弧室内依然保持着低真空状态，但已经漏气（真空度已明显降低），从而导致在12kV系统正常运行过程中出现B相对地的运行事故。

3 防范措施

真空断路器一旦完成生产、供货，灭弧室即成为真空断路器中不可拆卸的主要组部件。真空灭弧室出现故障会导致真空断路器出现严重事故。因此在真空灭弧室的生产及使用过程中，可采取以下方式减少运行中的真空灭弧室发生故障的几率。

为了提升真空灭弧室的绝缘性能，常采用在真空灭弧室外加硅橡胶套的工艺方式。真空灭弧室生产企业需加强对硅橡胶套外包工艺加强管理，确保加工工艺质量，保证灭弧室瓷壳外壁与胶套内壁结合无气隙；加强对波纹管加工及真空灭弧室装配工艺的检测、控制，以保证在真空灭弧室的正常寿命范围内的运行稳定性和安全性；真空灭弧室在生产完成后，最好能够自然置放2～3个月后再行装配于ZW32-12真空断路器产品中（装配前确保灭弧室内的真空度未发生明显变化），这样可有效发现真空灭弧室存在的潜在泄漏问题，降低真空灭弧室装配成柱上断路器产品后出现真空密封不良引发的事故。