SF6斷路器在電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，其具有優(yōu)異的電氣絕緣性能和滅弧性能，同時(shí)具有占地空間小、可靠性高、操作簡(jiǎn)單等眾多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)繼電器保護(hù)裝置的作用，SF6斷路器切斷過(guò)負(fù)荷電流和短路電流，保證系統(tǒng)無(wú)故障部分安全運(yùn)行、不受損壞，減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大。

斷路器對(duì)安裝質(zhì)量有很高的要求。由于斷路器在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，質(zhì)量把控不嚴(yán)格，導(dǎo)致斷路器在投運(yùn)過(guò)程中發(fā)生內(nèi)部放電故障。加強(qiáng)對(duì)安裝階段的監(jiān)督，總結(jié)事故經(jīng)驗(yàn)，對(duì)斷路器安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，進(jìn)而保證整個(gè)電網(wǎng)安全、可靠地運(yùn)行。

1 典型案例分析

1.1 案例1

2017年12月某日，在對(duì)某500kV變電站充電時(shí)，19：31 5021斷路器跳閘（外加臨時(shí)保護(hù)動(dòng)作），500kVⅠ母線失電，當(dāng)時(shí)50531隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行合閘操作（5053斷路器及50522隔離開(kāi)關(guān)在分位），50531隔離開(kāi)關(guān)C相有放電現(xiàn)象，5053斷路器C相內(nèi)部有異響。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)5053斷路器C相氣體壓力異常升高，二氧化硫、硫化氫、氟化氫、一氧化碳?xì)怏w含量超出正常范圍，初步判斷為該斷路器內(nèi)部放電故障。

2018年2月28日，在斷路器廠家對(duì)故障斷路器進(jìn)行廠內(nèi)拆解。打開(kāi)兩側(cè)封蓋后，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)側(cè)靜側(cè)合閘電阻掉落在殼體內(nèi)部，動(dòng)側(cè)觸頭脫落；非機(jī)構(gòu)側(cè)靜側(cè)合閘電阻掉落在殼體內(nèi)部，動(dòng)側(cè)電阻未脫落，殼體內(nèi)部嚴(yán)重熏黑，如圖1所示。合閘電阻動(dòng)靜觸頭圖像分別如圖2和圖3所示。

經(jīng)檢查，輔助斷口絕緣拉桿斷裂，合閘電阻輔助觸頭未分到位。合閘后，導(dǎo)致斷路器電阻斷口及合閘電阻通流約16min后合閘電阻炸裂，形成對(duì)地短路。

圖1 斷路器內(nèi)部圖像

圖2 合閘電阻動(dòng)觸頭圖像

圖3 合閘電阻靜觸頭圖像

經(jīng)初步分析在安裝合閘電阻靜側(cè)時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)裝配作業(yè)要求，安裝人員應(yīng)使用導(dǎo)向銷(xiāo)和止口定位，確保動(dòng)靜觸頭位置對(duì)中；由于安裝人員沒(méi)有使用導(dǎo)向銷(xiāo)定位，導(dǎo)致對(duì)中不良，并且安裝完畢后沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)整，動(dòng)靜側(cè)觸頭間產(chǎn)生偏差，在合閘沖擊阻力和側(cè)向彎力的作用下，絕緣拉桿有折斷的可能性。

為了驗(yàn)證對(duì)中不良是否會(huì)引起合閘電阻拉桿斷裂，廠家在廠內(nèi)裝配了合閘電阻對(duì)中不良樣機(jī)，并進(jìn)行磨合驗(yàn)證。樣機(jī)在進(jìn)行了600次磨合后，發(fā)現(xiàn)分、合閘特性異常，開(kāi)蓋檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，非機(jī)構(gòu)側(cè)電阻絕緣拉桿斷裂。說(shuō)明合閘電阻的對(duì)中不良可能會(huì)引起電阻絕緣拉桿斷裂，驗(yàn)證了故障分析的結(jié)論。

在安裝合閘電阻靜側(cè)時(shí)，在固定好位置后，將電阻動(dòng)側(cè)操作至剛合位置，確認(rèn)動(dòng)靜觸頭的對(duì)中情況，調(diào)整對(duì)中后再緊固螺釘，將此操作定為專(zhuān)檢項(xiàng)目，裝配員和檢驗(yàn)員簽字確認(rèn)執(zhí)行到位；更改工裝、卡具，確保裝配對(duì)中的準(zhǔn)確。

1.2 案例2

2017年11月16日00:51，某500kV變電站500kVⅠ母線保護(hù)動(dòng)作，5011開(kāi)關(guān)跳閘當(dāng)天環(huán)境溫度在-15℃～-24℃。額定運(yùn)行壓力下液化溫度為-27.5℃，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)故障前加熱帶工作正常，壓力為0.64MPa，正常。后臺(tái)檢查無(wú)相關(guān)低壓報(bào)警與伴熱帶異常故障報(bào)文。經(jīng)過(guò)綜合分析判斷，排除因低溫液化原因?qū)е?011開(kāi)關(guān)內(nèi)部放電故障。

試驗(yàn)人員對(duì)5011、5021、5031和5041斷路器進(jìn)行微水及分解物檢測(cè)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，5011斷路器A相二氧化硫含量9.3mg/L，硫化氫含量為11.5mg/L，嚴(yán)重超過(guò)正常范圍，初步判斷為5011斷路器A相內(nèi)部故障。

2018年1月24日，對(duì)故障斷路器進(jìn)行廠內(nèi)拆解。對(duì)近機(jī)構(gòu)箱側(cè)的密封蓋進(jìn)行開(kāi)蓋檢查，在導(dǎo)電桿屏蔽罩正下方的罐體內(nèi)表面處發(fā)現(xiàn)明顯放電痕跡及放電點(diǎn)，且放電痕跡呈現(xiàn)凌亂的劃痕狀，放電痕跡如圖4所示，在導(dǎo)電桿屏蔽罩上也發(fā)現(xiàn)了大量的白色漂浮物，同時(shí)在屏蔽罩上發(fā)現(xiàn)了直徑約2cm的孔洞，如圖5所示。由于該屏蔽罩材料為鋁，因此懷疑大部分白色漂浮物為鋁粉。

拆解過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)各零部件連接緊密，無(wú)松動(dòng)、脫落現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)有零件或緊固螺栓、墊圈缺失等現(xiàn)象，可排除由于斷路器現(xiàn)場(chǎng)操作而引起零部件脫落使設(shè)備發(fā)生絕緣故障的可能性。故障位置屏蔽罩、罐體尺寸滿足技術(shù)要求，可排除由于零部件加工超差而引起設(shè)備發(fā)生絕緣故障的可能性。

圖4 罐體內(nèi)表面的放電痕跡

圖5 放電后在屏蔽罩上出現(xiàn)的孔洞

為進(jìn)一步分析故障原因，廠家委托某檢測(cè)公司對(duì)在故障位置收集的殘留物進(jìn)行了內(nèi)部元素定性及定量分析，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)樣品中含有大量的C、O、Ca元素，其中罐體熔融位置C含量達(dá)到36.78%，而設(shè)備內(nèi)部零部件都不含有大量以上物質(zhì)，因而判斷有外來(lái)異物分布在罐體故障位置，根據(jù)元素分析最大可能為活性有機(jī)體（昆蟲(chóng)）。取故障屏蔽罩前端、罐體內(nèi)附著、熔融位置灰白色粉末狀物質(zhì)做樣品檢測(cè)。

分析結(jié)果顯示：四個(gè)檢測(cè)樣品內(nèi)部主要元素為F、Al、C，少量元素為Si、Fe、Mg、O，微量元素為T(mén)i、Ag、Cu、S、Ca等元素。由于罐體材料為ZL104合金，屏蔽罩材料為1050鋁板，通過(guò)對(duì)照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)，ZL104合金、1050鋁板所測(cè)少量元素含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)拆解及檢測(cè)結(jié)果，判斷本次異常問(wèn)題原因?yàn)椋涸跀嗦菲靼惭b過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)人員防護(hù)措施不到位，使活性有機(jī)體（如昆蟲(chóng)）在套管安裝時(shí)或通過(guò)手孔進(jìn)入斷路器內(nèi)部，一段時(shí)間后由于機(jī)械振動(dòng)使該有機(jī)物跌落至故障位置，造成此處電場(chǎng)畸變，絕緣性能降低，最終導(dǎo)致絕緣擊穿發(fā)生放電故障。

2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在斷路器設(shè)備安裝過(guò)程中，因其受安裝環(huán)境、工藝流程等影響大，其安全控制因素也非常多，無(wú)形中增加了很多安全隱患。為了有效控制安裝安全隱患，應(yīng)嚴(yán)格按照《斷路器全過(guò)程技術(shù)監(jiān)督精益化管理實(shí)施細(xì)則》中相關(guān)要求對(duì)各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)督，同時(shí)，尤其需要加強(qiáng)設(shè)備安裝階段的監(jiān)督。

1）加強(qiáng)斷路器的驗(yàn)收與保管

SF6斷路器在運(yùn)輸和裝卸過(guò)程中，不得倒置、碰撞或受劇烈震動(dòng)，應(yīng)安裝沖擊記錄儀。到貨開(kāi)箱檢查時(shí)，驗(yàn)收人員應(yīng)對(duì)照裝箱清單仔細(xì)核對(duì)產(chǎn)品零部件，各種零部件應(yīng)齊全、完好，無(wú)磕碰、損壞、丟失現(xiàn)象，出廠合格證、出廠報(bào)告等證件及技術(shù)資料應(yīng)齊全。

斷路器運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)按照原包裝置于平整、無(wú)積水、無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)地，并做好防雨措施。專(zhuān)用材料、絕緣部件、專(zhuān)用小型工器具及備品、備件等應(yīng)裝置于干燥的室內(nèi)保管；對(duì)充有SF6氣體的滅弧室和罐體，存放過(guò)程中應(yīng)按技術(shù)文件要求定期檢查其預(yù)充壓力值并做好記錄，預(yù)充壓力值有異常情況時(shí)應(yīng)及時(shí)采取措施；套管應(yīng)水平放置，避免出現(xiàn)傾倒、互相碰撞或遭受外力碰撞導(dǎo)致受損的危害。

2）加強(qiáng)斷路器設(shè)備安裝質(zhì)量管理

在斷路器安裝階段，需要健全質(zhì)量管理體系，建立安裝責(zé)任制度，將每臺(tái)設(shè)備安裝過(guò)程質(zhì)量控制安排到個(gè)人，在每道工序嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，完成由相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行確認(rèn)簽字，監(jiān)理和施工管理人員做好旁站監(jiān)督記錄并進(jìn)行簽字確認(rèn)。

由制造廠負(fù)責(zé)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)裝配和組裝工作，施工單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配合；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)具備統(tǒng)一的安裝作業(yè)指導(dǎo)文件；應(yīng)全面應(yīng)用《設(shè)備安裝關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控記錄卡》，強(qiáng)化責(zé)任的可追溯。

3）加強(qiáng)對(duì)安裝環(huán)境的檢查

安裝過(guò)程中，應(yīng)在無(wú)風(fēng)沙、無(wú)雨雪的天氣下進(jìn)行；現(xiàn)場(chǎng)不允許出現(xiàn)土建、電氣交叉施工現(xiàn)象。滅弧室檢查組裝時(shí)，應(yīng)在空氣相對(duì)濕度小于80%的天氣下進(jìn)行，采用防塵棚或者在移動(dòng)廠房?jī)?nèi)進(jìn)行安裝，做好防塵、防潮措施，防止異物進(jìn)入。進(jìn)行抽真空處理時(shí)，應(yīng)采用出口帶有電磁閥的真空處理設(shè)備，防止抽真空設(shè)備意外斷電造成真空泵油倒灌進(jìn)入斷路器內(nèi)部。對(duì)重要工藝環(huán)節(jié)應(yīng)由技術(shù)監(jiān)督人員進(jìn)行旁站監(jiān)督并留存記錄。

4）加強(qiáng)對(duì)斷路器設(shè)備部件的管理

斷路器絕緣部件表面、金屬罐體內(nèi)應(yīng)無(wú)裂縫、無(wú)破損和無(wú)雜質(zhì)情況，絕緣部件連接應(yīng)牢固可靠；瓷套表面應(yīng)光滑、無(wú)裂紋和破損情況，外觀檢查有疑問(wèn)時(shí)應(yīng)探傷檢驗(yàn)，金屬法蘭結(jié)合面應(yīng)平整、無(wú)外傷或鑄造沙眼。

密封槽面應(yīng)保持整潔，不能存在劃痕、污漬等，密封墊不能重復(fù)使用，不能存在變形或有破損情況；密封槽面涂抹密封脂時(shí)，不能使密封脂流入密封墊內(nèi)側(cè)，防止密封脂和SF6氣體反應(yīng)。

5）加強(qiáng)斷路器調(diào)試階段的監(jiān)督

完成斷路器設(shè)備安裝后，最后一項(xiàng)試驗(yàn)也是投運(yùn)前最重要的一道保障，是主回路特殊交接試驗(yàn)，對(duì)斷路器的整體安裝質(zhì)量及性能進(jìn)行檢測(cè)。交流耐壓試驗(yàn)可以檢出斷路器運(yùn)輸和安裝過(guò)程中引起的機(jī)械和絕緣缺陷。老練試驗(yàn)可以燒蝕設(shè)備內(nèi)細(xì)小的微?；螂姌O上的毛刺、附著的塵埃等。

局部放電測(cè)量有助于檢查斷路器內(nèi)部固體顆粒、懸浮部件、絕緣子上的裂縫以及導(dǎo)電桿、殼體上的突出物等多種局部放電缺陷。主回路特殊交接試驗(yàn)的方法及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照DL/T 555—2004《氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓及絕緣試驗(yàn)導(dǎo)則》和GB 50150— 2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)要求。

技術(shù)監(jiān)督人員要全程做好監(jiān)督工作，監(jiān)督試驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)記錄、試驗(yàn)儀器設(shè)備、試驗(yàn)人員是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)防事故措施的要求。試驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督記錄，確保試驗(yàn)真實(shí)準(zhǔn)確。以便提前發(fā)現(xiàn)各類(lèi)缺陷，及時(shí)處理，為安全穩(wěn)定投運(yùn)奠定基礎(chǔ)。

總結(jié)

斷路器出現(xiàn)絕緣問(wèn)題往往會(huì)造成重大設(shè)備損壞和系統(tǒng)停電事故。斷路器內(nèi)部絕緣故障原因也不盡相同，有的是在安裝過(guò)程中異物進(jìn)入導(dǎo)致；有的是安裝過(guò)程不到位，導(dǎo)致安裝缺陷；有的是在斷路器運(yùn)行過(guò)程中，本體內(nèi)產(chǎn)生剝落物，引發(fā)內(nèi)部放電故障。因此，加強(qiáng)施工安全和質(zhì)量控制顯得更為關(guān)鍵，在安裝調(diào)試過(guò)程中嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量管理體系進(jìn)行，確保斷路器安裝質(zhì)量，這也是保障供電系統(tǒng)運(yùn)行安全的關(guān)鍵。