一起ZW32-12真空斷路器滅弧室事故分析

泉州維盾電氣有限公司 賈冬霞

ZW32-12真空斷路器在電力配網(wǎng)中廣泛使用，但不同廠家生產(chǎn)的ZW32-12真空斷路器性能存在差異，有些ZW32-12真空斷路器整體性能較低，會存在潛在的運行故障，有可能因此導致部分區(qū)域停電[1]。戶外ZW32-12型真空斷路器性能優(yōu)越，電氣和機械壽命長，小型化、輕便。但是在實際運行中也會因泄漏、短路或過載而導致出現(xiàn)運行問題。不斷總結(jié)運行經(jīng)驗，采用科學有效的預防措施，方可減少或避免ZW32-12真空斷路器的運行故障。對ZW32-12真空斷路器常見故障的科學分析、采取一定的防范措施是減少真空斷路器運行故障的有效途徑。

事故發(fā)生當天為雷雨天氣，運行過程中發(fā)現(xiàn)故障開關的B相失地、導致故障斷路器跳閘，故障開關后端用戶全部短時停電，當時只能采取應急措施即分閘故障斷路器的前一級真空斷路器，并解開故障斷路器電源側(cè)、負荷側(cè)的全部接線，用一臺旁路開關跨接在故障斷路器兩端，從而短時間恢復全部線路的正常供電[2-3]。將故障開關從桿上解下，查為故障開關B相負荷側(cè)合閘分閘對地電阻均為零，分閘時電源側(cè)對地電阻不為零（將斷路器進出線拆除，使用搖表逐相測試）。通過描述現(xiàn)象可認為，在開關負荷側(cè)B相線路有接地現(xiàn)象，B相線路電源側(cè)線路正常。本次故障與負荷側(cè)線路接地有一定關系。

通過對開關拆解查看，B相絕緣筒滅弧室部位外部有變色現(xiàn)象，對B相絕緣支柱進行拆解發(fā)現(xiàn)滅弧室燒毀。拆解滅弧室各零部件狀況：滅弧室動、靜觸頭完好，表面未見明顯的燒損痕跡，表面發(fā)黑且有較厚的煙塵沉積。屏蔽筒在兩端本各有一處燒損，在圓周方向相對位置差約180°，屏蔽筒靜端燒損位置對應的靜端均壓罩處有燒損痕跡、動端燒損位置對應動端波紋管及波紋管保護罩有燒損痕跡。在這兩處燒損處對應處瓷殼燒損。屏蔽筒內(nèi)壁顏色發(fā)黑，外壁遠離燒損部位顏色正常。殘存瓷殼外表面未見異常痕跡。導向套軟化呈向下流淌形態(tài)，與動端燒損對應部位流淌嚴重且有近似沸騰現(xiàn)象，導向套凝固將動導電桿固定在分閘位置。

1 事故現(xiàn)象再現(xiàn)與分析

滅弧室動靜觸頭表面狀態(tài)看，說明觸頭未在大氣環(huán)境下有過電弧燃燒,而且觸頭應該是拉開狀態(tài)；屏蔽筒內(nèi)壁表面發(fā)黑，是由于電弧及微量空氣的作用形成。屏蔽筒遠離燒損點的外側(cè)由于沒有受到電弧影響無變色，說明電弧是局部燒蝕；滅弧室的靜端均壓環(huán)與屏蔽筒靜端間的間隙兩側(cè)燒損較嚴重，說明其間產(chǎn)生了電弧燃燒；屏蔽筒動端與滅弧室動端觸頭后的保護罩間的間隙兩側(cè)燒損嚴重，說明其間產(chǎn)生了電弧燃燒。

導向套有熔化流淌痕跡，且在動端燒損部位同方位流淌嚴重且有沸騰現(xiàn)象，說明電弧高溫對該處影響大，并有一定的時間持續(xù)；導向套凝固將動導電桿固定在分閘位置，說明故障中開關進行了分閘操作，且說明故障后開關處于分閘狀態(tài)；觸頭表面有煙塵沉積，說明在電弧持續(xù)期間其溫度較低、在事故發(fā)展的后期在其表面無電弧燃燒。同時也表明故障后期開關處于分閘狀態(tài)。

事故過程應如下：

圖1 故障相滅弧室及絕緣支柱

圖2 故障相滅弧室內(nèi)部燒蝕情況

圖3 導向套熔化情況

在故障發(fā)生前真空滅弧室已經(jīng)由于某種原因漏氣，尚有一定的真空度但已不滿足真空滅弧室的工作條件。在事故發(fā)生時斷路器處于合閘工作狀態(tài)滅弧室觸頭閉合。當開關負荷側(cè)B相線路接地，開關自動分閘。A、C兩相滅弧室狀態(tài)良好成功完成分斷，B相滅弧室在真空度不滿足工作條件，由于在3相中性點不接地系統(tǒng)中兩相分斷第三相必然分斷，故B相觸頭間電弧依然成功熄滅，也印證觸頭表面完整，連棱角處都無明顯燒蝕，電弧的燃燒并非完全控制在兩觸頭間有一定的擴散，導致屏蔽筒內(nèi)壁發(fā)黑。

由于滅弧室內(nèi)部處于低真空狀態(tài)，真空絕緣能力非常低，導致屏蔽筒與動端波紋管保護罩之間在恢復電壓下?lián)舸┎⑷蓟‰娀o法控制，屏蔽筒嚴重發(fā)熱且電位發(fā)生變化又與靜端屏蔽罩擊穿（最薄弱點擊穿）產(chǎn)生電弧，電弧由動轉(zhuǎn)移到靜形成由電源到地的電流通道并持續(xù)電弧燃燒，待本開關的上級跳閘后熄滅。

2 真空滅弧室漏氣原因分析

由于真空滅弧室外套包的硅橡膠套的加工工藝質(zhì)量不良引發(fā)，導致滅弧室瓷殼外壁與膠套內(nèi)壁局部的結(jié)合差，在工頻檢測時局部放電嚴重。

真空斷路器從來料檢測、過程檢驗、出廠檢驗、集中供貨時的檢驗、貨到用戶入庫前檢測、實際施工上桿前檢測等要經(jīng)過多道檢驗流程，每次工頻耐壓檢測對這個地方都產(chǎn)生不可恢復的絕緣破壞，導致后期的工頻耐壓中將瓷殼徹底擊穿，形成慢性漏氣氣孔，使得滅弧室內(nèi)部真空度緩慢失效。在本次事故后雖然B相滅弧室內(nèi)依然保持著低真空狀態(tài)，但已經(jīng)漏氣（真空度已明顯降低），從而導致在12kV系統(tǒng)正常運行過程中出現(xiàn)B相對地的運行事故。

3 防范措施

真空斷路器一旦完成生產(chǎn)、供貨，滅弧室即成為真空斷路器中不可拆卸的主要組部件。真空滅弧室出現(xiàn)故障會導致真空斷路器出現(xiàn)嚴重事故。因此在真空滅弧室的生產(chǎn)及使用過程中，可采取以下方式減少運行中的真空滅弧室發(fā)生故障的幾率。

為了提升真空滅弧室的絕緣性能，常采用在真空滅弧室外加硅橡膠套的工藝方式。真空滅弧室生產(chǎn)企業(yè)需加強對硅橡膠套外包工藝加強管理，確保加工工藝質(zhì)量，保證滅弧室瓷殼外壁與膠套內(nèi)壁結(jié)合無氣隙；加強對波紋管加工及真空滅弧室裝配工藝的檢測、控制，以保證在真空滅弧室的正常壽命范圍內(nèi)的運行穩(wěn)定性和安全性；真空滅弧室在生產(chǎn)完成后，最好能夠自然置放2～3個月后再行裝配于ZW32-12真空斷路器產(chǎn)品中（裝配前確保滅弧室內(nèi)的真空度未發(fā)生明顯變化），這樣可有效發(fā)現(xiàn)真空滅弧室存在的潛在泄漏問題，降低真空滅弧室裝配成柱上斷路器產(chǎn)品后出現(xiàn)真空密封不良引發(fā)的事故。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實際工況，對此次ZW32-12真空斷路器的主要事故進行了全面、詳細的分析，明確了故障發(fā)生的原因并提出了防范措施、對策和方法，目的在于如何提升ZW32-12真空斷路器運行中的安全可靠性。