一起110kV斷路器滅弧室瓷套異常發(fā)熱分析與處理

黃靈資 劉 昊 趙 憲

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一起110kV斷路器滅弧室瓷套異常發(fā)熱分析與處理

黃靈資 劉 昊 趙 憲

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

本文針對一起110kV斷路器回路電阻偏大導(dǎo)致滅弧室瓷套發(fā)熱異常故障，結(jié)合斷路器紅外檢測圖譜溫度顯示情況，通過對其進(jìn)行SF6氣體檢測、回路電阻測試、動態(tài)電阻測試以及升流試驗，分析診斷故障原因，并解體驗證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，為斷路器故障診斷和運行維護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，并對斷路器的運行維護(hù)提出建議。

斷路器；回路電阻；滅弧室瓷套；發(fā)熱分析；處理

高壓斷路器異常發(fā)熱，是斷路器的主要缺陷類型，由于發(fā)熱引起的設(shè)備故障近幾年屢見不鮮，已造成多起設(shè)備停運事故，因此利用SF6氣體檢測、回路電阻測試[1]、動態(tài)電阻測試以及升流試驗等多種試驗手段對斷路器的異常發(fā)熱進(jìn)行分析診斷，確定故障原因，提前將故障隔離，對保證電網(wǎng)安全運行具有重要作用。

在對某110kV變電站一次設(shè)備進(jìn)行紅外測溫的過程中發(fā)現(xiàn)某110kV斷路器[2]A相滅弧室瓷套異常發(fā)熱[3]，與正常相相同位置溫差為1K。根據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》[4]：瓷絕緣子溫差超過1K，即為電壓致熱型缺陷，初判斷該斷路器A相滅弧室瓷套存在嚴(yán)重的電壓致熱型缺陷。其紅外檢測圖譜如圖1所示。

（a）A相滅弧室瓷套 （b）B相滅弧室瓷套

該斷路器[5]滅弧室瓷套為瓷質(zhì)絕緣子，在缺陷發(fā)現(xiàn)前的歷次紅外檢測中，三相滅弧室瓷套溫度分布均勻，相同位置溫度無明顯差異。造成本次溫度分布異常的直接原因為滅弧室存在過熱，而存在的熱量可能為滅弧室某部位接觸電阻過大產(chǎn)生，滅弧室接觸電阻過大原因可能是：①觸頭壓緊彈簧疲勞或失效，動、靜觸頭接觸壓力不合格；②動靜觸頭材質(zhì)不良，在短路電流電動力作用下形變或疲勞形變，表面氧化；③中間觸頭與支撐件及動觸頭接觸不良；④開斷短路電流后，弧觸頭燒熔變長，傳動部分時間長后運行不到位，導(dǎo)致虛假的接觸行程。

1 故障設(shè)備簡介

該斷路器型號ZCN8-126（L）額定電流為2000A，額定電壓為126kV，雷電沖擊耐受電壓為550kV，額定SF6氣壓為20℃ 0.6MPa，操作順序O-0.3S-CO-180S-CO，額定短路開斷電流40kA，總行程為150± 4mm，超程為25+3/-2mm。

2 綜合診斷試驗

為找出滅弧室[6]瓷套異常發(fā)熱原因，對該斷路器[7]的接線板、瓷套管、軀殼等進(jìn)行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。接著對其進(jìn)行電氣試驗，試驗項目包括：SF6氣體檢測、回路電阻測試、動態(tài)電阻測試以及升流試驗。

2.1 SF6氣體檢測

A相滅弧室SF6氣體檢測數(shù)據(jù)分別見表1、表2。

表1 A相滅弧室SF6分解產(chǎn)物數(shù)據(jù)

表2 A相滅弧室SF6純度和濕度數(shù)據(jù)

通過對SF6[8]分解產(chǎn)物、SF6純度和濕度檢測，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均無異常。

2.2 回路電阻測試

對斷路器A、B、C三相分別進(jìn)行回路電阻，測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 回路電阻測試數(shù)據(jù)

通過回路電阻測試，B、C相與2013年測試結(jié)果相比無明顯變化，A相與2013年測試結(jié)果相比，增大了500%，廠家規(guī)定值為≤50mW，嚴(yán)重超過規(guī)定值。回路電阻是采用大電流直流降壓法測試，且接線板已打磨光滑，接線處氧化層對測試結(jié)果的影響可以忽略不計，B、C相測試數(shù)據(jù)合格也證實了這一點。故A相回路電阻增大原因為動靜觸頭接觸電阻過大，是危急缺陷，需立即停止運行。

2.3 動態(tài)電阻測試

動態(tài)電阻測試[9]的原理即在斷路器斷口兩端施加一個瞬時恒定大直流電流，電流流過斷路器主觸頭和弧觸頭時的電流值是變化的，通過測量其電流變化的過程，配合對斷路器合、分閘速度的測量，計算出弧觸頭電阻值及弧觸頭超出主觸頭的長度。動態(tài)電阻是指弧觸頭的接觸電阻，它需要在設(shè)備合、分閘的動態(tài)過程中測量，以此反映弧觸頭的燒損 情況。

2016年12月22日，對故障斷路器進(jìn)行動態(tài)電阻測試，動態(tài)電阻測試圖形分別如圖2至圖5所示。

圖2 斷路器A相弧電阻

對正常相B相進(jìn)行動態(tài)電阻測試，動態(tài)電阻測試圖形如圖3所示。

通過動態(tài)電阻測試，A相弧電阻最小為61mW，B相位最小為52mW，且A相動靜觸頭接觸過程的動態(tài)電阻波形與標(biāo)準(zhǔn)波形相比幅值變化更加劇烈。初步可以判斷該斷路器弧觸頭狀態(tài)不良，需將A相滅弧室解體進(jìn)一步分析。

圖3 斷路器A相動靜觸頭接觸過程的動態(tài)電阻波形

圖4 斷路器B相弧電阻

圖5 斷路器B相動靜觸頭接觸過程的動態(tài)電阻波形

2.4 升流試驗

對斷路器A相進(jìn)行升流試驗，試驗接線圖如圖6所示。所加電流為400A，時間為2h。

圖6 斷路器A相升流試驗接線圖

通過升流試驗對斷路器進(jìn)行紅外測溫，A相滅弧室瓷套升流2h后，較B相滅弧室相同位置瓷套溫升高0.7℃，驗證了斷路器A相滅弧室異常的判斷。

3 處理措施

為進(jìn)一步深入查找問題，決定將該相斷路器的滅弧室解體檢查。對斷路器A相滅弧室進(jìn)行解體，解體后的靜觸頭如圖7所示。

圖7 110kV年豐變504斷路器A相靜觸頭

從圖7可以看出，該靜觸頭的主觸頭存在嚴(yán)重?zé)g痕跡，當(dāng)斷路器工作在合閘狀態(tài)時，會導(dǎo)致動靜觸頭間合閘電阻偏大，在電流的長時間作用下，導(dǎo)致接觸部分發(fā)熱，熱量通過導(dǎo)電桿傳遞至滅弧室頂部。

對A相斷路器靜觸頭進(jìn)行更換，在不裝配瓷套的情況下，模擬斷路器合閘位置進(jìn)行回路電阻測試如圖8所示。

圖8 A相模擬斷路器合閘位置回路電阻測試圖

通過回路電阻測試，A相模擬斷路器合閘位置回路電阻為14mW，合格。按照產(chǎn)品裝配工藝，重新恢復(fù)組裝滅弧室，對所有的零部件進(jìn)行了擦拭、清理后，組裝為一個完整的滅弧單元，進(jìn)行回路電阻測試，A相回路電阻值為31mW，復(fù)測B相為30mW，復(fù)測C相位為30mW，符合回路電阻≤50mW的設(shè)計要求值。

4 結(jié)論

本文通過對一起l10kV斷路器回路電阻故障的處理，詳細(xì)闡述了對斷路器進(jìn)行綜合試驗、故障分析的過程和方法，為斷路器的故障診斷提供了科學(xué)參考方法。對斷路器的運行維護(hù)提出以下建議：

1）加強日常紅外測溫[10]巡視工作，對于不滿足規(guī)程要求的缺陷，及時發(fā)現(xiàn)和解決隱患。

2）對同類型、同批次設(shè)備進(jìn)行排查，便于統(tǒng)計、跟蹤，及時掌握設(shè)備運行狀況。

3）對運行時間較長或累計故障開斷電流較大的SF6斷路器進(jìn)行動態(tài)電阻測試，并結(jié)合運行情況予以綜合評估，確定是否需要解體大修。

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[4] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會. DL/T 664—2008 帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].

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Analysis and treatment of the abnormal heat for 110kV breaker Arc-extinguishing chamber porcelain bushing

Huang Lingzi Liu Hao Zhao Xian

(State Grid Xiangtan Power Supply Company, Xiangtan, Hu’nan 411100)

As for abnormal heat fault of the 110kV breaker Arc-extinguishing chamber porcelain bushing with excess circuit resistance values, the reason of such fault is analyzed and treated based on the show of the infrared thermal imaging detection spectra of the breaker, on the test of oil,circuit resistance, dynamic resistance as well as transform-up current, the correctness of the diagnosis result is verified through disassembly, which provides scientific reference to the fault diagnos, operation and maintenance of the breaker as well as suggestionson operation and maintenance of the breaker.

breaker; circuit resistance; Arc-extinguishing chamber porcelain bushing; heat analysis; treatment

2018-05-21

黃靈資（1987-），女，湘潭市人，碩士研究生，工程師，從事運維檢修工作。