一起高壓斷路器短路故障的原因分析

張國亞

大唐國際張家口發電廠 河北 張家口 075000

真空斷路器作為一種高壓開關設備，具有體積小、重量輕、觸頭開距小、滅弧時間短、適用于頻繁操作等優點，在配電網中應用較為普及。然而，由于其一次導電部分處在由高度真空的絕緣介質和滅弧介質中，致使其觸頭隱患在日常停備檢查期間不易被發現。如果在定期維護、檢修中疏于檢查，常會因觸頭接觸不良造成嚴重故障，嚴重危及設備安全穩定運行。

1 事件經過

2019年3月，某廠2號機組負荷272MW，無功功率63MVar，發電機出口電壓18.3KV,定子電流8400A。1、2號吸、送、一次風機，1至5號制粉系統運行，汽泵運行。2號高廠變帶6KV工作IIA、IIB段運行，1號啟備變作為備用電源正常備用，快切裝置投入正常。

10時36分，2號發變組保護A柜A分支過流II段（跳A分支、閉鎖快切）、高廠變過流I段保護動作（全停）、B柜A分支速斷、A分支復壓過流保護動作（跳A分支、閉鎖快切）。

2 設備檢查及處理

2.1 現場檢查

現場查看6KV IIA段工作電源進線01號斷路器柜冒大量煙霧，進一步檢查,斷路器柜內有多處電弧灼傷痕跡。斷路器上口出線（6KV IIA段母線側）B相動觸頭部分燒熔，開關柜內對應的B相母線引出靜觸頭處有大量熔滴和灼痕，斷路器A、C相真空泡外部爆裂。

2.2 試驗測試

拆除2號高廠變兩側引線，對高廠變進行高低壓繞組直流電阻、絕緣電阻、直流泄漏、介質損耗、電容量、鐵芯絕緣和繞組變形測試，對變壓器器身絕緣油采樣進行耐壓、介損、色譜、微水試驗，試驗結果均合格。

2.3 問題處理

清理6KV工作IIA段01號斷路器柜內熔渣，擦拭斷路器柜內碳化面，拆開三相母排進行清擦并重新熱縮絕緣護套后回裝，更換母排支撐絕緣子，更換柜內B相母排引出靜觸頭，更換柜內絕緣擋板，更換柜內燒損的控制回路電纜及CT二次電纜。

更換故障斷路器，對新換斷路器進行導電回路電阻、絕緣電阻、交流耐壓試驗及機械特性試驗，對控制回路進行檢查和對線，調整斷路器上下觸頭位置確保與6KV工作IIA段電源進線柜內母排引出靜觸頭高度一致、插入深度合適、確保接觸良好，對斷路器在試驗位和運行位分別進行分合閘傳動試驗。

對6KV IIA段母線及高廠變A分支共箱母線進行相間及對地絕緣電阻和交流耐壓測試，試驗合格，恢復高廠變接線。

3 原因分析

通過保護裝置動作報告及故障錄波分析，故障發生時2號機發變組保護A柜A分支過流II段保護（定值13.9A，0.3S；實際動作值27.53A）動作，跳開6KV工作IIA段工作電源01號開關并閉鎖快切。保護動作后故障依然存在，高廠變后備保護過流I段保護（定值5.4A,0.5S;實際動作值27.50A）動作全停，跳開出口主開關、滅磁開關、6KV工作電源開關、關主汽門。發變組保護B柜A分支速斷和過流保護也同時動作，由于裝置反應速度不同，B柜裝置比A柜晚出口63ms,B柜高廠變后備保護沒有達到動作延時，A柜保護已動作出口跳開開關，故障電流消失保護裝置返回，因此B柜高廠變后備保護沒有動作出口。

由現場檢查情況及故障錄波分析，故障發生的起因應為2號機6KVIIA段工作電源進線01號開關上口負荷側（6KVIIA段母線側）B相觸頭與開關柜內母排引出觸頭接觸不良引起接觸電阻增大，在持續大電流作用下接觸面產生過熱，觸頭部分熔斷，間隙放電，先導致AB相弧光短路，在弧光作用下最終發展為三相弧光短路，01號開關動作跳閘。負荷側弧光短路瞬間，開關柜體內空氣擊穿，弧光引至開關下口電源側，造成柜內多處弧光放電，保護動作，跳開2號機出口主開關。

故障斷路器為某廠生產的ZN28型、電磁式操作機構真空斷路器，額定電流3000A。斷路器上下引出線一次觸頭為拉簧壓片式結構，每相分為上下兩個，每臺斷路器共計12個觸頭，斷路器觸頭每片觸指接觸緊力靠多個拉簧作用產生壓緊力。從斷路器燒損現象判斷，斷路器上引出線B相觸頭拉簧老化松弛、壓力減弱，造成壓片觸指與插入的靜觸頭接觸電阻增大，加之長時間大電流運行是造成觸頭熔斷故障的主要原因。

4 防范措施

加強對真空斷路器日常檢查的重視程度，巡檢工作必須到位，及時發現觸頭過熱隱患并處理，避免故障擴大化。根據日常巡檢指標，認真分析設備劣化趨勢，尤其對運行時間較長的斷路器一次觸頭拉簧壓緊力下降后發生的劣化趨勢應有充分預判。

完善檢修管理，避免隱患預控留有死角。在大修作業指導書中，增加對斷路器一次觸頭觸指和拉簧緊力檢查項目；加強技術培訓，使相關人員熟練掌握斷路器性能檢查的手段，提高對隱患預判的能力。

定期開展斷路器專項隱患排查活動，重點通過開關柜體觀察窗對開關觸頭接觸情況、負荷側電纜運行情況進行目視檢查。

調研技術成熟可靠的無線式溫度監測技術在廠用6KV電源進線斷路器上實施，解決高壓斷路器設備觸頭運行溫度不易實時在線監測的難題，實現設備熱故障預知維修。

強化專業技術培訓工作，通過對高壓斷路器結構、原理、各部位元件等方面的學習，實現專業人員對設備特性的全面掌握，提升對設備異常運行的檢查分析和處置能力。

5 結束語

高壓真空斷路器作為一種新型開關設備，隨著技術的發展，性能日趨完善，但其在使用過程中仍處于被熟知階段。因此，要在日常運行維護中持續總結經驗，提高標準確保檢修維護質量，以保證其在各生產領域運行的安全、穩定。