SF6分解產物測試在330kV斷路器故障排除中的應用

陳宏剛 溫定筠 秦 睿 孫亞明 王 斌

（國網甘肅省電力公司電力科學研究院，蘭州 730050）

隨著電力設備的發展，油載斷路器逐漸淡出電力設備的舞臺，現今，采用SF6氣體作為絕緣介質的電氣設備主要有斷路器、變壓器、電纜、GIS 站等。在我國，220kV 電壓等級的設備約有一半以上采用SF6氣體絕緣；330V 電壓等級的設備將近100%采用SF6氣體絕緣；550V 電壓等級的設備及GIS 全部采用SF6氣體絕緣；在110kV 及以上新建輸變電設備與城網改造中，SF6設備成為首選；因此，及時測定SF6純度、濕度、泄露，分析判斷SF6氣體分解產物的含量對故障部位的查找顯得日益重要。

在對某330kV 變電站SF6斷路器帶電檢測時，發現3322 斷路器A 相SF6氣體分解產物含量異常，通過專項診斷檢測及取樣色譜分析，判斷設備存在重大安全隱患，停運了設備，并對其進行解體檢查，發現并排除了設備重大安全隱患。

1 設備基本情況及參數

該330kV 變電站3322 斷路器2003年5月投運。三相開斷次數分別為A 相22 次、B 相19 次、C 相12 次；無切斷故障電流和不良工況。2009年4月進行例行試驗，試驗數據均合格。

斷路器主要參數見表1。

表1 330kV 變電站3322 斷路器參數表

2 設備異常情況

某日，對3322 斷路器A 相進行SF6分解產物、純度、微水檢測時，測得CO 為417μL/L，SO2為3μL/L，H2S 為0，微水92.52μL/L，純度98.9%。隨后現場取樣，送檢測單位進行氣相色譜分析（分析結果見表2）。同時安排對3322 斷路器進行精確測溫，現場精確測溫無異常。

表2 330kV 變電站3322 斷路器A 相 SF6 分解產物測試數據表

通過與相同型號、同工況其他斷路器測試結果對照，該斷路器SF6分解產物數據明顯偏大，CO 值尤其突出，初步判斷內部存在過熱故障。為查明設備異常原因，確保設備安全運行，對設備進行了現場解體檢查。

3 斷路器A 相解體檢查情況

3.1 解體前的試驗情況

斷路器解體前進行了SF6氣體測試及開關特性試驗。

1）開關機械特性試驗情況

表3 輔助回路絕緣及機構動作檢查表

表4 開關時間及同期測試數據表

表5 斷口回路電阻測試數據表

表6 操作機構工作缸活塞桿行程測量數據表

2）斷路器SF6氣體測試情況

為了準確了解斷路器三個氣室SF6氣體分解產物濃度分布情況，在解體前在不帶電的情況下，進行了數次操作，操作后進行分解產物測試；在排出氣體的過程中，進行了數次測試，數據見表7。

表7 3322 斷路器SF6 氣體測試數據表

從氣體分解產物測試數據情況分析，當斷路器A 相分合操作3 次后SO2、CO 含量均有增加，判定故障應存在于斷路器滅弧室內。

3.2 A 相本體解體檢查情況

對A 相滅弧室及三聯箱整體起吊，對A1、A2滅弧室與三聯箱進行解體檢查，并對A1、A2 滅弧室動靜觸頭進行分解（本體支柱未解體）。

圖1 斷路器外觀

1）三聯箱及支柱

滅弧室及三聯箱裝配整體起吊后，發現支柱導向密封面殘留有大量不規則金屬鋁屑，經檢查均為鋁制導向槽與滾輪磨損脫落物，并發現A1 側四連桿變向機構轉動軸的軸承脫落（即轉動軸未固定在軸承內），轉動軸端部邊緣磨損嚴重并與軸承脫離，三聯箱裝配吸附劑蓋板對應軸承位置有明顯轉動摩擦痕跡，同時，未發現轉動軸端部限位彈性擋圈，也未發現掉落的彈性擋圈。

圖2 支柱頂部導向密封面殘留有大量不規則金屬鋁屑

圖3 鋁制導向槽磨損

圖4 A1 側固定軸銷的 軸承脫落

圖5 滅弧室動觸頭鋁制導向槽磨損

圖6 軸銷邊緣磨損嚴重

圖7 對應軸承位置有明顯轉動摩擦痕跡

2）A1、A2 滅弧室解

（1）A1 滅弧室。A1 滅弧室解體后發現，瓷套內壁有一道延伸向底部的油脂流淌痕跡，即硅脂涂抹過量受熱流淌所致；靜弧觸頭（銅鎢合金）外表面出現多道嚴重劃傷，已露出內部銅導體；動觸頭上端與靜觸指接觸處，出現多道嚴重啃傷，鍍銀層脫落；噴口內表面根部出現偏向一邊的灼傷痕跡，已碳化變色（材料為聚四氟乙烯）。

圖8 靜觸頭瓷套內壁

圖9 靜弧觸頭外表面 多道嚴重劃傷

圖10 動觸頭出現多道嚴重啃傷

圖11 噴口內碳化變色

（2）A2 滅弧室。A2 滅弧室解體后發現，瓷套內壁有一道延伸向底部的油脂流淌痕跡，即硅脂涂抹過量受熱流淌所致；靜弧觸頭（銅鎢合金）外表面光滑平整，無損傷痕跡；動觸頭上端與靜觸指接觸處有輕微接觸啃傷痕跡，鍍銀層基本完好。

圖12 滅弧室靜觸頭解體

圖13 靜觸頭瓷套內壁

4 原因分析

圖14 動觸頭輕微接觸啃傷

A 相斷路器三聯箱內四連桿機構轉動軸固定軸承的彈性擋圈未安裝，致使運行中A1 滅弧室側軸承脫落，導致動觸頭裝配及連桿機構發生偏斜，三聯箱內導軌組件嚴重損傷。分合閘過程中，四連桿 機構側向受力，造成動觸頭裝配中心位置發生偏離，導致A1 斷口動靜弧觸頭、主觸頭啃傷，由于三聯箱內四連桿機構失穩，波及到A2 斷口，造成A2 滅弧室主觸頭異常磨損，同時斷路器滅弧室接口接觸面嚴密度受到影響，致使接口處局部過熱，噴口燒蝕局部碳化，從而出現SF6分解產物測試結果中CO值異常偏高的現象。

5 結論

SF6氣體檢測分析方法在開關設備故障診斷方面具有廣泛的應用前景，跟蹤監測SO2、H2S 或CF4的含量，為設備可靠性評估提供技術指導。但需進行更細致深入的研究，包括模擬試驗和實測數據的支持，應用數理可靠性統計方法，分析SF6開關設備與分解產物的關系，掌握SF6氣體分解產物的變化趨勢和規律，逐步完善建立設備狀態檢修系統。

[1] 顏湘蓮,王承玉,季嚴松,等.開關設備中SF6氣體分解產物檢測的應用[J].電網技術，2010(9): 160-165.

[2] 季嚴松,王承玉.SF6氣體分解產物檢測技術及其在GIS 設備故障診斷中的應用[J].高壓電器,2011,47(2): 100-103,107.

[3] 龔尚昆,陳紹藝.局部放電中的SF6分解產物及其影響因素研究[J].高壓電器,2011,47(6): 48-51,56.

[4] 王宇,李智.廣東省220kV 及以上GIS SF6分解產物分析[J].高電壓技術,2009,35(4): 823-827.