國網(wǎng)湖南省電力有限公司湘潭分公司的研究人員黃靈資、劉昊等，在2018年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，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)果的準確性，為斷路器故障診斷和運行維護提供了科學依據(jù)，并對斷路器的運行維護提出建議。

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、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》：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重的電壓致熱型缺陷。

該斷路器滅弧室瓷套為瓷質(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、軀殼等進行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。接著對其進行電氣試驗，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≤50◆◆，嚴重超過規(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61◆◆，B相位最小為52◆◆，且A相動靜觸頭接觸過程的動態(tài)電阻波形與標準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相滅弧室解體進一步分析。c

圖3 斷路器A相動靜觸頭接觸過程的動態(tài)電阻波形c

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重燒蝕痕跡，當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相斷路器靜觸頭進行更換，在不裝配瓷套的情況下，模擬斷路器合閘位置進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14◆◆，合格。按照產(chǎn)品裝配工藝，重新恢復(fù)組裝滅弧室，對所有的零部件進行了擦拭、清理后，組裝為一個完整的滅弧單元，進行回路電阻測試，A相回路電阻值為31◆◆，復(fù)測B相為30◆◆，復(fù)測C相位為30◆◆，符合回路電阻≤50◆◆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，詳細闡述了對斷路器進行綜合試驗、故障分析的過程和方法，為斷路器的故障診斷提供了科學參考方法。對斷路器的運行維護提出以下建議：

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。