浅谈6kV真空断路器之常见故障原因分析与处理毛宇

毛宇

摘要：随着我国电力系统的建设与发展，对于电能质量的要求也越来越高，发电厂发电必须保证其可靠性和稳定性，真空断路器作为电力系统中重要的控制和保护设备，因其灭弧介质和绝缘介质都是真空而得名，具有灭弧能力强以及电气寿命以及方便维护等优势，在电力系统中得到了广泛的应用。但是在使用的过程中，也存在着一些问题以及发生一些故障。严重时会导致电气设备的损坏甚至发生停电事故。本文在分析了kV真空断路器常见的各种故障原因的基础上，提出了相应的具体处理措施。

关键词：电厂6kV真空断路器；故障原因；处理措施

引言

某发电厂六期2×300MW机组使用的6kV真空断路器是ABB公司的VD-4型高压开关；七期2×1000MW机组使用的6kV真空断路器是GE公司的产品。两种开关虽然是两个公司的产品，但在机械结构原理和电气二次回路方面相差不远，只有一些差别。在实际运行中发生的故障很多都是类似的。

本文主要研究了6kV真空断路器产生故障的原因，包括过电压、污闪与绝缘裕度、电气连接点过热、合闸线圈烧毁、分闸线圈烧毁，真空泡真空度下降，断路器无法储能，辅助接点问题以及一些某型开关特有的故障，然后依次提出相应的处理措施。

16kV真空断路器故障原因

1.1过电压、污闪与绝缘裕度

（1）中性点不接地系统时，常会形成单相间歇性的电弧接地，遇到电网非故障相和故障相之后造成很大的过电压，而这种最大过电压能超过电压幅值的3.5倍，对于机电设备造成的危害巨大。（2）母线PT铁磁谐振引起的过电压，这在电厂运行中是尤为多见的问题，带来的直接影响是PT烧毁。（3）开关开断性能不良，在开断电动机、变压器等感性负载，尤其是开断启动状态的电动机、空载电动机、空载变压器等过程中会造成较大的过电压。

1.2电气连接点过热

导致电气连接出现过热是由多方因素造成，但最重要的原因则是开关的隔离插头设计与实际情况不一致。由于开关的截面偏小，且定位时没有相关装置稳定，小车推进过程中的动静触头会出现各种情况的偏移，最终导致导电接触面减少。由于在运行中受到各个方面的温升影响造成了触头弹簧特性变坏、压力发生变化，引起了严重的接触不良后，在电流较大时过热起弧而烧毁。另外，其工作电源开关在高温状态下，长时间处于重负荷工作运行，导致了机电设备出现发热的频率增加，造成主导电回路的各电气连接点接触不断恶化。

1.3合闸线圈烧毁

1.3.1开关因素

若开关合闸控制回路处于正常状态时，开关拒合的多数故障是由于断路器灭弧室内导电杆的导向板损坏，造成导电杆偏离垂直运动轨迹。在开关合闸后造成导电杆难以持续操作，开关合闸铁芯在反作用力影响下造成合闸铁芯过载，使得线圈烧坏。

1.3.2位置因素

主要是辅助开关位置调整错误造成，一般情况下开关的合闸接触器的线圈回路与辅助开关的常闭延时接点串联，辅助开关接点自动切断合闸回路，若这一环节的位置把握不准，则会导致成合闸线圈通电时间过长，造成合闸线圈烧坏。

1.3.3接触因素

在开关合闸过程中受到强电流的影响，控制回路难以对合闸线圈直接控制，仅仅利用合闸接触器对合闸线圈间接接通。这就使得合闸出现故障后，常常造成合闸接触器出现各种故障，难以及时进行正常的操作，情况严重时直接烧毁线圈。

1.4分闸线圈烧毁

1.4.1接点因素

对回路辅助开关接点分闸控制时未达到理想的状态，因分闸控制回路上布置了动合接点，这一接点会起到延时的作用，导致了短路故障操作难以实现即时控制的作用。此外，当断路器开关合闸时间极短，远小于断路器的分闸时间，断路器没有完成脱扣则合闸到位，这种情况会使得分闸控制回路的延时接点失去作用。从另一个角度看，该延时接点在分闸过程时会因辅助开关动静触头绝缘间隙较小，造成拉弧现象的发生，持续的时间较长后则会造成触头烧毁，最终导致分闸线圈烧毁。

1.4.2位置因素

调整辅助开关分合闸状态时没有保证合理的位置。通常情况下，需要将辅助开关的位置调整在标准范围里，但在具体操作过程中会受到开距、超行程等因素的影响，导致断路器分合闸达不到理想的状态。这时如果对辅助开关分合位置的初始状态没有采取相应的措施处理，则会造成辅助开关难以正常切换分合闸回路而使分闸线圈烧毁。

1.4.3开关因素

当控制回路处于理想状态下时，开关出现拒分则是由于四连杆机构导致，这些都会造成开关分闸铁芯顶杆的力度达不到要求，造成机构出现脱扣而引起线圈过载，最终导致分闸线圈烧毁。

1.4.4螺丝因素

主要是辅助开关拐臂螺丝脱落，在开关分合过程中受到了巨大的振动，造成了螺丝松动而引起辅助开关难以正常运行，最终导致分闸线圈烧毁。

1.5真空泡真空度下降

1.5.1真空泡的材质存在问题，使真空泡发生漏气现象或者制造工艺不精良，致使真空泡本身存在漏点，从而影响其真空度。

1.5.2经历长时间的运行，断路器进行某一运作时产生的振动也可能使真空泡的密封部位出现松动，从而造成真空泡真空度降低。

1.5.3真空泡内波形管道材质或制作存在问题，多次操作后出现漏点。

1.5.4日常维护工作中不小心损坏真空泡。

1.6断路器无法储能

1.6.1储能行程开关辅助接点未接通，主要是行程开关没调整到位或损坏，从而使机构未得到完全储能。

1.6.2储能电机损坏

1.7断路器辅助接点问题

断路器辅助开关损坏或没调整到位致使电路未接通或接触不良。

1.8ABBVD4型真空断路器整流桥损坏

1.8.1产品质量不合格或制造质量低劣。

1.8.2工作参数不满足要求，允许通过的额定电流小于负载额定电流，或电流安全裕度偏小。

1.8.3线圈匝间绝缘下降或损坏导致匝间短路，通过线圈的电流过大而烧坏整流桥。

1.8.4断路器长期运行，操作次数多。而每次操作时合、分闸回路都通过较大瞬时电流。由于合、分闸线圈两端均为电感元件，断路器操作时在合、分闸线圈两端就会产生较大的反电势，通过整流桥的D1与D4、D2与D3放电，且放电速度极快，电流较大，数次之后整流桥就会烧坏。

26kV真空断路器故障处理措施

2.1过电压、污闪与绝缘裕度处理措施

（1）若开关之间的空气距离达不到标准，则要装置环氧树脂隔板。若绝缘子、环氧树脂浇注CT的绝缘爬距达不到标准时，则要添加环氧树脂圈。针对连通式的开关母线室添加柜间环氧树脂隔板，对母线室与电缆室采取封闭处理，这就为开关柜创造了良好的操作条件。（2）由于开断小容量电动机在动作时会出现较大的电流，操作人员要及时降低电流量。（3）对开关及开关柜绝缘部件做好清理，保持内部零件的正常性能。（4）对开关柜电缆室底部严密封闭，这样可有效避免其它杂质的进入，也能防止受到外部潮湿的影响，需要时可加装电加热以避免凝露的出现。（5）真空断路器的开断性能优越，当开断感性负载过程中，且回路电流会出现大幅度的上升，最终导致了过电压的形成，这些是操作人员需要高度关注的。（6）变压器在运行过程中会受到其内部结构的影响，往往会出现各种过电压问题。油浸变压器不仅耐冲击电压值较高，同时杂散电容也较大，无需采取相关的保护。而耐冲击电压值低的变压器，则应该设计相应的保护装置。

2.2电气连接点过热处理措施

（1）在电路连接中，要对开关的负荷、电流等参数严格控制，不得出现超出标准范围运行的状况。因真空断路器触头与外壳之间的真空存在热绝缘，因而触头和导电杆上的热量必须要根据电杆传导走。要想保证真空断路器运行温度处于标准范围内，则要对其工作电流严格控制，不得出现超负荷电流状态。（2）常规运行状态下，需要做好小车开关动触头的检查、维护，避免由于接触不良等原因造成的过热，导致开关柜事故的发生。故障检查处理时应该从隔离插头接触表面、动静触头等方面进行，对动触头有烧灼痕迹则要尽早更新。操作人员在检查时，应该把各个插头之间的连接装置控制好，有时可结合红外线测温仪进行调控。（3）根据真空开关柜、开关主回路的状态做好控制处理，定期检查维护以避免装置出现问题。检查中需要注意的重点为连接螺丝是否紧固、接触是否良好、有无氧化腐蚀及过热变色征象，在6kV开关柜大修停母线的情况下，需对开关柜的情况严格及时掌握调整。

2.3合闸线圈烧毁处理措施

（1）对辅助开关具体的位置合理调控。（2）定期做好各个合闸开关的检测，尤其是开关合闸接触器线圈的电阻及主触点。（3）把开关的导向板材质改换成环氧树脂板，这样可以有效防止板材损坏。

2.4分闸线圈烧毁处理措施

（1）处理这一问题时，需要把分闸回路的延时动合接点进行调整，需将其改接为常规的常开接点，对辅助开关的接点稳固情况定期检查，对辅助开关的具体位置严格控制，保证各个开关之间能够有效配合，满足正常的使用需要。（2）对开关的四连杆机构进行调控，对开关的自由脱扣情况定期维护检测，发现异常问题时要及时处理。（3）对分闸线圈加以固定，对分闸线圈的铁芯的卡涩情况严格检查。

2.5真空泡真空度下降的处理措施

进行预防性试验并定期检查真空泡真空度。在大小修工作中，进行交流耐压试验。如检查确定真空泡有缺陷，则应及时更换真空泡。

2.6断路器无法储能处理措施

可以通过重新调整行程开关位置或更换行程开关使机构完全储能，保证行程开关的质量以及提高其安装的可靠性。储能电机损坏要及时更换。

2.7辅助接点问题

可以重新调整辅助开关转动拉杆的长度或更换损坏的辅助开关。

2.8ABBVD4型断路器整流桥损坏处理措施

将已损坏的整流桥更坏为合格的、工作参数满足要求且质量好的整流桥。

结语

随着社会经济的飞速发展，各个行业对用电量的需求不断增加，对于电力系统稳定运行提出了更高的要求。技术水平和处理缺陷的能力要不断提高才能满足发展的需要。我们在日常的工作中要对断路器各种故障采取针对性的措施处理，消除安全隐患，防止事故发生，确保机组安全稳定的运行。

参考文献：

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