220kV SF6断路器事故原因分析及处理方法

周壹锋

摘要：220kV SF6断路器属于高压开关设备，有两种定义：能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置；用以切断或关合高压电路中工作电流或故障电流的电器，然而断路器实际运行中可能出现故障。文章对SF6断路器故障成因以及处理对策进行了分析。

关键词：220kV SF6断路器；故障成因；处理对策；高压开关设备；异常回路；电力故障 文献标识码：A

中图分类号：TM561 文章编号：1009-2374（2016）21-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.034

220kV SF6断路器通常采用液压操作机构，机构原理示意图见图1所示，该机构在实际应用中体现出一定的优势，具体体现在输出功率较大、动作灵敏、运行安全、稳定。然而实际的设计与维护等过程中很容易出现故障问题，会影响整个断路器的运行，影响其功能与作用的发挥，液压机构故障时SF6断路器常见的故障，必须引起充分的重视，深入分析故障原因，并采取科学的解决策略。

1 故障概况

2015年8月，某220kV变电站内线路出现单相接地故障，其中B相跳开，断路器没有跳开，I线出现C相跳闸，而A/B两相却保持正常。保护动作基本状态：I线223开关高闭出口发出动作。

2 事故检查

2.1 一次设备的检查

I段母线上面的各项电气设备没有异常，未出现放电闪络问题，此线中的断路器都处于分闸处，经检测其液压机构也处于常规运行状态，压力无异常。避雷器也没有发出任何的非常规信号。检修工作者开始围绕故障线路I线上的断路器进行深入检查，具体的检查项目：分闸线圈中的直流电阻、电压等，经检查没有异常，然而同期性测试时却出现了A/B/C相不同期现象。

2.2 二次设备的检查

维修者围绕I线保护展开了传动实验，经检查发现：I线双高频保护各自跳合，每一相的断路器都处于正常运行状态，其信号也无任何异常，各个分闸、合闸线圈的对地绝缘电阻也处于正常数值，永跳继电器能够正常运转，其返回的电压也正常。

3 事故分析与处理

前面的检查结果得出：断路器A/B/C三相不同期，彼此间存在一定差距，可以大致判断出问题来自于液压系统，其管道故障概率最大，通过分解液压机构进行深入分析得出：

第一，二级阀的滑动密封圈采用了特殊的质地，具体为：橡胶，由于长期的使用，其弹性度下降，同刚安装时相比，弹性压缩功能显著降低，密封圈无法延伸到凹陷部位，使得密封度下降，从而导致分闸与合闸无法同步进行。

第二，经检查发现，二级阀同下阀体连接部位的金属线不平顺、不平滑，质地也不均，多种迹象表明：由于液压机中的小部件故障的累计最终使得液压机构运转失灵，打空压或反复打压现象，其合闸操作也受到了不良影响。如果上阀口和金属密封线没能匀称地结合一致，如图2所示，则会造成断路器反复打压。

经综合分析能够判断得出：这一故障出现主要是因为断路器液压机构出现异常故障，问题主要出现在二级阀，其口部没能严密封存，出现了内部油体泄漏，导致开关的分闸迟迟不能发出动作，也就无法保护出口。

根据分析结果，为了进一步预防断路器操作时间超出常规标准，控制液压机构反复打压的问题，决定更换整个线路上断路器的液压机构，通过更新设备来消除故障，从而维护系统的高效运行。

4 SF6断路器常发性事故与对策

4.1 微水含量超标故障及对策

变电站内的4条220kV线路均采用的是SF6开关，三个开关各自配置于一个公用支架，并安装了一个液压操作柜，达到三级液压联动的目的。在例行检查时发现，灭弧室中SF6气体水分含量超标，影响了开关的绝缘性与功能的发挥。特别是其中的1113开关，其B/C相灭弧室中的微水含量严重超标，意味着SF6开关处于潮湿状态，亟待处理和解决。

4.2 故障的科学处理

导致SF6开关微水含量超标的原因有内外两大方面，所以要从内外方面入手来解决处理。

第一，外部处理措施。更换抽真空管，并对关键性设备，例如减压阀、三通连管等实施烘干处理，使其重新回归干燥状态，并用真空计来检查、探测抽真空管的真空水平，重新冲入N2，并着重检查泄漏点，对存在泄漏的部位，重新实施换垫处理。

第二，内部因素处理。由于SF6微水含量超标，其内部绝缘部件已经受损，所以对开关实施全天候的抽真空处理，同时维持30Pa的低真空度，再向其内部填充纯度较高的N2，达到0.5MPa，同时做出了精细的检查与监测后，发现开关逐渐走向正常的运行状态。

4.3 气体泄漏及对策

断路器工作过程中，SF6气体很可能发生泄漏，此时气压将骤然下降，从而造成危险隐患。失去了绝缘气体的保护，断路器则很可能出现爆炸危险，更严重的是流入空气中的氟化硫气体含有毒性，会损害人体健康，带来人身事故危机。

事故成因：密封垫变质、腐化，瓷套完整度下降，出现裂痕，管道失去良好的密封度以及其他的设备未能牢固接触等。

解决对策：确认SF6气体泄漏，首先要疏散人流，防止人扎堆、聚集，维护人身安全；其次则要及时抢修，需要专业抢修人员穿上防护设备开展抢修，再通过检漏仪来深入细致地检查泄漏点，并做好补气工作。

4.4 接触电阻故障及措施

引发接触电阻故障的因素相对复杂，例如触头外部遭到腐蚀或者有污染性物质附着于触头表层，接触压力降低，导致电流流通时，触头发热，附近的绝缘层遭到腐蚀灼烧，从而出现熔化、断裂等现象，导致断路器最终无法像以前一样跳闸，还会出现拒动问题。

必须做好检修工作，重点检测接触电阻，同时还要检查断路器一次导电回路能否处于常规运转状态。

4.5 液压操作系统压力失常及对策

对于液压操作系统来说，其油体压力应该在31.7～32.8MPa，检查过后如果发现油压过高或过低，则意味着已经出现了故障倾向。

导致系统压力失常的原因很多，主要来自于油回路故障、电气回路故障等，对此可以采取以下解决对策：

第一，深入查看各项开关以及相关设备，例如接触器等，检查触点有无损坏。同时检查接触器，分析其是否存在非正常运转现象，检查其表层有无污渍、灰尘等，做好清理工作。

第二，检查储存器。查看其是否存在N2泄漏现象，以及其内部是否粗糙，同时也要及时调换密封圈。

第三，检查压力表。分析其运转有无失灵，误测量等现象，当发现其无法准确测压时则要考虑更新压力表。

5 SF6断路器故障的防范措施

第一，做好维修与保养。断路器经过长时间的工作，受到内外因素的影响难免会出现各种问题，应该按照设定的程序、规范做好定期的维护与保养工作，同时每年都要检查一次液压机构管道，查看是否出现泄漏问题，元件是否受损，根据漏油的实际情况、具体特征等来有针对性地擦拭，并将管道接头部分拧牢、固定紧，同时须及时更新密封圈。同时也要重点围绕贮压器进行核查，检查其预压力，通过观察油泵打压过程中预压力的升降值，来分析预压力是否正常，当发现预压力<14MPa，则意味着可能出现了N2泄漏故障，要及时分析并检查原因，并及时做好维修、更新等工作。

第二，根据科学的规范、标准来检查SF6气体，分析其微水含量，同时做好泄漏状况的检查工作，一旦有超常现象，则要必须做出处理，由于四氟化硫气体有毒性，不能任意排放，而是要按照科学的方法加以回收，维护外界安全。

第三，如果所采用的SF6断路器的型号较为古老，其实际工作过程中很容易出现故障问题，对此要加大检查与监测力度，可以按照生产厂家提供的使用说明来进行逐步排查，确保其处于常规运行状态。

第四，定期对断路器进行大规模检修，重点检查液压机构，查看其分闸、合闸的阀门、阀针等有无异常，例如是否出现了松弛、错位、变形等现象。

第五，运行与维修人员必须对断路器液压机构的各个数值、参数等有所掌握。其中油泵启动时，需要达到的压力为31.6MPa，相反，停运时压力则要达到27.8MPa。

第六，必须经常检查压力表以及继电器，要尽量让继电器的温度处于恒定状态。

6 结语

220kV SF6断路器在实际运行中常出现故障问题，故障成因相对复杂，必须加大常规的养护力度，采用科学的养护措施，加大养护成本投入。为了确保断路器按照常规运行，应该制定制度，定期检修。

参考文献

[1] 虞字飞，施文耀.论高压自能式SF6断路器的发展与可靠性[J].高压电器，2008，44（3）.

[2] 刘伟，徐伟，杨华勇，等.超高压断路器液压操动机构分合闸特性研究[J].机床与液压，2008，36（10）.

（责任编辑：王 波）