220KV变电站断路器的故障原因分析
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220KV变电站断路器的故障原因分析
摘要：电力系统的安全运行会直接影响到整个电网的运营状态。要保障220kV变电站的安全运行，应当注意到自然环境中的外力因素以及内部管理的影响因素。如果变电站的断路器经常发生故障，从而导致断电断网的事故发生，这会严重影响到相关区域的用电安全。与此同时，断路器经常故障还会造成严重的经济损失甚至威胁到相关维护人员的人身安全。本文通过实际案例对断路器出现故障的原因进行了充分的探讨和分析，并针对性的提出了解决问题的对策，期望能有效的避免出现断路器故障的现象，确保变电站稳定运营。
关键词：220kV变电站；断路器；故障原因；处理措施
引言:
输电线路是否能够安全运行会直接影响到电力系统的运行是否稳定。断路器在输电线路中起到开关高压的作用，可以安全的切断线路中的过电流和过电压，能够有效的保护输电线路中的设备及变电站的安全。但是由于断路器的耐受电压有其上限，一旦断路器遭到雷击的过电压冲击，就会导致其断裂。通过对输电线路短路器的故障原因的分析和相关计算机辅助软件对断路器进行模型暂态分析，可以全面的认识到雷击对断路器的破坏作用，并在此前提下对断路器的防雷设计做出改进，确保输电线路的安全稳定的运行。
1、雷击问题造成220kV变电站断路器故障实例及解决方法
我们要对断路器炸裂事故的过程进行推演，还要对断路器的故障原因进行深入的分析和研究。我们要通过故障发生地进行实际环境勘察，要对断路器炸裂故障的痕迹进行影像记录，然后可以直观的对事故现场进行还原，这有利于我们对断路器炸裂事故进行有效的研究，有利于我们对断路器受雷击而炸裂的具体情况进行探讨和反思，这对输电线路的安全运行有很大的现实意义。在经过研究和分析后，我们要采取相应的安全措施，确保变电站断路器不不发生或少发生故障，保障220kV变电站的稳定安全的运行。
1.1雷击事故案例
2016年8月某日10点左右，某电网的一个220kV开关受到雷击继而发生线路故障，该变电站的二号母线启动运作保护装置。在雷击事故结束之后，该变电站的电力维修技术人员对线路进行了维修勘察，发现了击穿痕迹和明显发电的现象，这一位置出现在220kV的乙线3740与断路器U相瓷瓶的位置，另外V相有轻微的放电痕迹。电力维修技术技术人员通过维修勘察后发现如下痕迹:
1.1.1通过对220kV乙线3740断路器U相的维修勘察中，发现U相瓷瓶上下段的接线板有着明显的放电痕迹,U相瓷瓶的表面遭到了严重的破坏，其中损毁最严重的地方在U相瓷瓶的上端。
1.1.2通过对220kV乙线3740断路器V相的维修勘察中，发现V相瓷瓶的上端接线板有存在着明显的放电痕迹，V相瓷瓶表面有被烧蚀的痕迹。
1.1.3通过对220kV乙线3740断路器W相的维修勘察中,发现W相瓷瓶表面完整，没有放电的痕迹。
1.1.4通过对220kV乙线3740断路器三相的气体成分的维修勘察中，发现一切正常。
1.1.5通过后续实验对断路器合闸绝缘、断路器导电回路、断路器端口绝缘进行了检测后发现，三者的电阻数值都没有超出检测标准。
1.1.6电力维修技术人员对经过对录波图和雷电定位系统的勘察和巡视中发现了问题，220kV乙线M23塔合成绝缘子的U相均压环存在着被严重击穿的现象。
1.2 雷击故障解决的方法
1.2.1如何解决雷电波入侵的问题
当发生雷击现象时，导致断路器出现故障的原因在于变电站的线路由于受到雷电波的入侵，从而产生了过电压的缘故。由于220kV变电站乙线3740和甲线3740断路器之间没有线路避震器的存在，只是雷电流能够轻易的经线路传到而进入变电站，在此之后全发射电压在断路器的端口处形成，大雨的出现又干扰了瓷瓶外的绝缘体，从而在巨大的过电压冲击之下，导致了断路器故障。
如果变电站位于雷电多发的区域方位内，想要避免因为雷击的因素而导致断路器故障，应当在地变电站的断路器的相关线路上安装避雷器，从而有力的保障电网的稳定运行。
1.2.2如何解决雨滴导致的断路器故障
由于雷击的发生和雷电波的作用，导致断路器的上接线板和下接线板之间的电压增大，
断路器的绝缘性能由于雨水的作用而降低，从而产生放电的现象。经过对瓷瓶V相表面的烧蚀痕迹以及瓷瓶套上的痕迹进行研究后发现，断路器故障的间接诱因是雨滴的冲击。
相关电力维修技术人员应该对变电站的各个设备进行定期的巡视和勘察，要对雨滴冲击导致放电的现象进行有效的预防，从而减少断路器故障以及事故的发生，给变电站各个设备营造一个稳定安全运行的环境。与此同时，要建立和完善相关的检测核查机制，对整个勘察区域内电网的运行形式以及变电站的相关数据进行统计和分析，对变电站历年来发生的故障事故及处理措施进行核查，要根据实际情况的变化来落实具体的处理措施。
1.2.3如何解决没有装置避雷器的问题
如果事先没有在合适的线路外侧安装避雷器，在输电线路处于充电备用状态的时候，雷击产生的雷电流经线路传导而进入变电站，会致使断路器因为强大的过电压而出现故障。因此，要加强对变电站的管理，要避免由于人为因素的原因而没有提前安装线路避雷器的现象发生。首先，要加强对变电站各个设备质量的验收和审核，要明确规定必须要合理装置线路避雷器后方能投产；其次，要确保变电站管理体系工作的系统化，加大对变电站项目的管理力度，切实建立和完善相关管理制度，将相关安全责任落实到人，从而有效保障变电站稳定运行。最好，加强对项目的管理，要分配好站内员工责任，完善管理制度，促进变电站管理体系的系统化。要适时引进先进的变电站设备，并加大对技术研发的资金投入，从而促进变电站技术的发展。
2、胶装问题造成220kV变电站断路器故障实例及解决方法
2.1胶装不合格事故案例
2014年3月29日，国网河南省西部某220kV变电站南山线L3相出现故障，南山线1167断路器发生三相跳闸问题，北山线220kV变电站母差保护动作，南山3341线断路器发生三相跳闸问题，一号主变压器的一次1123断路器发生三相跳闸问题，启动远跳导致北山500kV北山线1143断路器发生三相跳闸问题，南山200kV变电站200kVVⅡ段母线发生停电问题，电力维修技术人员通过对事故现场勘察后发现如下痕迹:
2.1.1电力维修技术技术人员对南山220kV变电站保护装置的动作情况以及一次性设备的表面进行了现场的勘察，发现220kV南山线1167断路器、北山线1143断路器、一号主变压器220kV侧1123断路器及一号主变压器66kV侧6601断路器跳闸，保护装置的动作信息数据和后台监控系统数据信息一致，电力维修技术技术对变电站站内220kV系统设备和母差保护范围内的电气设备表面勘察没有发现异常。电力维修技术技术分别对220kV南山变电站南山线1167断路器、北山线1143断路器、一号主变压器220kV侧1123断路器进行了368kV、一分钟交流耐压实验，实验的数据合格。同时，对南山线1167断路器回路接触电阻及SF6气体微水进行了测试，实验的数据合格。
2.1.2，电力维修技术技术人员对南山线1167W相、V相断路器进行了2次SF6气体分解物测试，其中，测出W相断路器SO2体积分数分别为16.2×10-6和16.3×10-6，气体分解物有异味；V相断路器测试没有发现SO2，初步判断1167W相断路器可能发生了内部放电。通过对各项实验数据的分析后，可以判断出南山线1167W相断路器自身出现了内部放电的问题。
2.2 断路器相关电器件的解体分析
电力维修技术人员向调度中心申请将南山220kV变电站220kV北山线1143断路器、220kVⅡ段母线、一号主变压器恢复正常供电运行，220kV南山线1167断路器暂不送电，进一步对断路器本身设备进行勘察实验，以便找出故障的原因。电力维修技术人员首先更换了1167W相断路器，并对更换的断路器进行了交流耐压实验，实验结果合格，南山220kV变电站南山线恢复正常运行。之后电力维修技术人员将南山线1167W相故障断路器返厂，进行解体分析。
2.2.1故障断路器本体解体情况
相关技术人员将故障断路器进行解体后发现，其T2侧动触头胶注支架组装的铸件分散筒与绝缘筒脱离，铸件分散筒发生偏转斜落在筒体底部；筒体内壁有一些白色粉尘附着，灭弧断口处的筒体内壁上方有被黑色灼烧的痕迹，筒体底部散落一点点黑色灼烧物质。
2.2.2主导电回路单元解体情况
对故障相的主导电回路进行分离后发现其明显处于机械分闸的状态。动触头组装部件加热筒、镀银电极和触头保持架等偏上方的部位有明显的被电弧灼烧的痕迹，助推机构部分拨叉于中心定位孔处发生横向断裂，拨叉定位销侧面有明显多次撞伤的痕迹，安装拨叉侧的导轨出现断裂、扭条出现变形；铜钨弧触指明显发生变形，与触指连接杆紧固处的固定绝缘双头螺柱发生断裂，其余的部件没有发现异常问题。
2.3根据相关电气设备解体情况，对某220kV变电站1167W相断路器故障的原因分析如下。
2.3.1动触头支架的胶装不够牢固，致使其在分闸过程中出现了松动，从而导致灭弧室断口开距小于设计的要求标准，导致开断出现失效，不能有效的切断故障电流。由于动触头支架单元胶注不够牢固，当开关多次进行分合动作时，绝缘筒与铸件分散筒发生松动。在断路器进行分合动作的过程中，动触头胶注支架单元出现整体向另一侧移动的问题，从而使灭弧室断口之间的开距小于设计标准值而出现了二次燃弧的现象。
2.3.2断路器采用了弧触头双向运动变开距智能灭弧的设计原理，来缩短断路器的分、合闸时间，这就对该类型断路器的助推机构部分提出更高的要求。当动触头胶注支架单元发生松动，助推机构上拨叉的固定销与导轨驱动销之间的距离小于设计值，当故障断路器经过几次合分动作后，导轨上的驱动销不能准确拨动拨叉，来自操作机构的操作力通过驱动销将拨叉挤压，导致导轨变形、拨叉断裂等异常情况。
2.3.3由于助推机构处已处于失效状态，当断路器继续做分合动作的过程中，铜钨弧触指与管触指触片不能有效地分离。南山220kV变电站1167W相发生故障后，电力维修技术人员在现场拆除了导电杆。由于运输途中的颠簸，已松动的动触头胶注支架单元在无导电杆固定约束的情况下，动触头胶注支架单元的绝缘筒与铸件分散筒相脱离，弧触指出现了弯折变形，最终导致固定的绝缘双头螺柱断裂、内部管触指触片和辅助喷嘴表面出现断裂、破裂现象。
2.3.4设备生产厂家进行动触头支架单元胶注时没有严格按照胶注工艺操作。在设备解体过程中，发现W相动触头支架单元的绝缘筒外表面残留的胶量偏少，可以确定操作人员在胶注过程中没有按要求进行涂胶。
