真空断路器的故障分析及设备管理

电力18讯：    
广东电网始兴供电局  刘洪政 张伟雄

近几年来，随着电网的不断建设发展，各类用户对电压质量和供电可靠性提出了更高的要求。真空断路器由于灭弧能力强、电气寿命长、现场维护方便、技术含量高等优点，在电力系统35 kV及以下电压等级中被广泛应用。尽管真空断路器已经普及应用，对某些问题仍需慎重对待、正确处理，方可保证电力系统的安全稳定运行。及时发现查找出真空断路器的故障点，采取积极的防范措施，对提高电网供电的可靠性是很有帮助的。现结合始兴供电局最近发现的一起真空断路器故障作简要分析。

1 故障的发现

2007年4月8日9时10分，始兴供电局一座110 kV综自化变电站在交接班例行巡视设备时，发现35 kV 321真空断路器发出断断续续的“吱吱”异常声响，经过进一步观察，确认是C相发出该响声。值班人员用红外线测温仪检查C相电气连接点、TA及断路器本体，温度约16.5℃左右，均为环境温度，外观检查该断路器没发现其他异常。后将321真空断路器从电网中解列退出运行，同时通知工程技术人员到现场进行查测，以保证最短时间内处理故障，恢复正常供电方式。

2 故障的分析

2.1 外观检查和真空度试验

该真空断路器型号为ZW7-40.5，内置LZZBJ4-35电流互感器， 2005年6月投入运行。我们首先对该真空断路器进行了绝缘电阻、真空度、接触电阻的测试，结果表明，真空断路器的真空灭弧室、下端绝缘套管、内置电流互感器绝缘电阻良好，而且真空度、接触电阻也合格。从红外线测温仪检测的结果可以看出，一次电气连接点接触良好，没有发热现象。我们继续对断路器的绝缘拉杆、水平拉杆、箱体进行检查，没有发现断裂、锈蚀、放电、断销、异物或者零部件脱落的情况，固定连接部分元件没有松动，绝缘亦无破损、污损，密封胶圈未老化，电流互感器铁芯的硅钢片螺丝也上得很紧。真空断路器发出断断续续的“吱吱”异常声响是否是电流互感器二次回路开路，或者连接线松动所致？对该断路器进行多次手动分合闸操作试验，自由脱扣试验，电动分合闸操作试验，断路器没发现异常，该断路器的弹簧储能操作机构和机械传动系统应该不存在问题。

2.2 加压试验

为了确切找出真空断路器C相发出异常响声的具体位置，遵循不扩大设备的损伤范围、不加剧设备破坏程度的原则，在该断路器分闸的情况下进行单相分段施加额定电压22.5 kV 试验，没有发现异常响声。

为了更真实反映故障，尽快找出发出异常响声的具体位置，对断路器进行空载送电（即只合上母线侧隔离开关和断路器），约4 min后C相终于出现了断断续续的“吱吱”放电声，具体发出声音的部位在下端绝缘套管和电流互感器之间，箱体内的电流互感器响声尤为明显，而且随着时间的推移放电声越来越大，好像感觉随时都有发生击穿的可能。

真空度测试毕竟不能代替工频耐压试验。真空度测试由于受测试范围限制，必须配合工频耐压试验才能对真空灭弧室作出准确的诊断。特别是对于真空泡完全泄漏的情况，试验值会与真空度良好时的数值接近，容易引起错误判断。于是决定对该断路器在开断状态下进行按规程的预防性工频耐压试验。

首先，下端绝缘套管接地，只给上端的真空灭弧室施加电压。电压升至95 kV 1 min后，没发现异常。

其次，给下端绝缘套管（已包括电流互感器）施加电压。当电压升至58 kV时，突然发出异常的噼啪响声，高压试验仪器跳闸。

用兆欧表测试，上端真空灭弧室绝缘电阻为2500 MΩ，下端绝缘套管绝缘电阻为0 MΩ，显然被击穿了。其中下端绝缘套管包括电流互感器、绝缘拉杆、套管和电流互感器之间充填的绝缘硅脂，但是外观检查下端绝缘套管各个部位均没发现任何放电和击穿的痕迹。由于电流互感器是内置，不方便解列，故先解开绝缘拉杆逐步测试。下端绝缘套管绝缘电阻为2500 MΩ，绝缘拉杆绝缘电阻为0 MΩ，看来故障点终于找出来了，问题出在绝缘拉杆上。把绝缘拉杆完全卸下，才发现绝缘拉杆下端的防护罩里面有一层碳化的粉末物。绝缘拉杆放电痕迹如图1所示。


2.3 故障处理

更换绝缘拉杆后，再次对该真空断路器的C相下端绝缘套管进行工频耐压试验，未发现异常，也排除了由于电流互感器、绝缘硅脂局部绝缘薄弱而导致放电的原因。同时对断路器的机械特性、断口绝缘水平、直流接触电阻进行了试验，均满足要求。

3 设备故障剖析及防范措施

由于放电痕迹发生在绝缘拉杆下端的防护罩里面，从外观根本无法检查出。而且绝缘拉杆下端的防护罩贴近箱体的不锈钢外壳，放电发出的立体响声从听觉上容易误认为是电流互感器所致。这就要求我们在查找故障点时，要充分利用试验仪器，逐步分解查找的原因。

3.1 绝缘拉杆的性能分析

在断路器合闸时发出放电声，而在分闸时，给下端绝缘套管加至单相额定电压，没发出异