高压断路器工作原理及故障分析

郭震

摘  要：在社会经济的快速发展下，电能逐渐成为人们日常生活的重要组成。由于人们对电能需求的不断增加，电网因荷载量增加而可能出现的安全隐患不断增加，在这种情况下电网需要进行改造才能够更好地满足人们对电能的使用要求。高压断路器是在电力系统中仅次于变压器的高压开关设备，在应用的时候容易出现一些系统故障问题，严重危害了电力系统的运行。为此，该文结合实际就高压断路器的工作原理和系统应用故障问题进行探究，旨在能够为电网稳定运行提供重要支持。

关键词：电网运行;高压断路器;工作原理;故障分析

中图分类号：TM561        文献标志码：A

高压断路器是电力系统运行的重要执行元件，也是具备故障判断、故障检修和参数测量频次较多的一种重要电气设备。在社会经济的快速发展下，人们对供电质量提出了更高的要求。完善对电力设备的监测，确保断路器的稳定运行已然成为相关电力工作者需要思考和解决的问题。但是从电力系统运行发展实际情况来看，电力系统高压断路器在运行的时候往往会出现一些故障问题，严重制约了电力系统的稳定运行。为此，该文结合高压断路器运行实际情况就怎样科学处理高压断路器的应用故障进行策略分析。

1 高压断路器的原理

断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况（如自动重合到故障线路上时）下可靠地接通短路电流。高压断路器是电力系统稳定运行的重要控制设备，是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。在具体应用的过程中其担负着稳定电流和及时发现和解决电力系统故障的职能作用，它不仅可以切断与闭合高压电路中空载电流与负荷电流，而且当系统在发生故障时可以通过继电器的保护装置。

高压真空断路器处于合闸状态的时候，它对地绝缘由支持绝缘子来承受，一旦真空断路器所连接的线路发生永久接地故障，断路器动作跳闸后，接地故障点又未被清除，则有电母线的对地绝缘亦要由该断路器断口的真空间隙承受;各种故障开断时，断口一对触子间的真空绝缘间隙要耐受各种恢复电压的作用而不发生击穿。高压断路器的应用作用主要体现在2个方面。1）高压断路器的控制作用。高压断路器结合电力系统运行在需要会将所有的电气设备以及部门线路投入或者退出运行。2）高压断路器的保护作用。在电力系统运行出现故障的时候，高压断路器会和保护装置、自动装置共同配合来将故障及时从系统中切除，从而减少损害，防止事故扩大。

2 电网运行中常见的高压断路器类型

高压断路器性能优劣会直接影响到电力系统能否安全稳定运行。当前，从电力系统运行发展实际情况来看，电力系统中常用的高压短路器包括4种类型。1） 油断路器。油断路器在使用的时候以绝缘油来作为灭弧介质和绝缘介质。在具体使用的时候具有容易泄露和维修管理困难的问题。2） 真空断路器。真空断路器在具体应用的时候以真空来作为重要的灭弧装置和绝缘装置。3） 六氟化硫断路器。六氟化硫断路器以SF6作为基本介质，在具体应用的时候深受多种因素的影响。4） 组合电器。组合电器会将断路器、电流互感器、电压互感器等综合联系在一起。在具体应用的时候考虑到所有GIS的元件会被封闭在金属壳中，因此断路器的早期应用故障很容易被发现。

3 高压断路器的故障分析

3.1 拒动故障分析

高压断路器在正常状态下会通过分合来对电流进行控制，而在出现拒动故障之后则会打乱正常的分合动作，从而引发越级跳闸，使系统故障范围扩大。在一般情况下出现拒动故障的原因包括机械原因和电气原因。1） 机械原因。高压断路器由于机械原因所引起的拒动故障突出表现在器械的生产制造、调试安装、检修等存在质量问题，最终使电力系统高压断路器的使用出现机械故障。2） 电气原因。因为电气原因所引發的高压断路器拒动故障的触发点是电气控制不恰当、辅助回路故障，表现形式为分合闸线圈的烧毁、辅助开关的操作失误、合闸接地气故障、二次接线故障等。

3.2 绝缘故障

高压断路器绝缘故障的表现为闪络、爆炸、电压过高，具体细化分为内绝缘故障和外绝缘故障。1） 内绝缘故障。内绝缘故障主要是指断路器在常规运行的过程中因为出现异物所以引起的断路器本体放电故障。2） 外绝缘故障和瓷套闪络故障。这类故障出现的原因是瓷套的外观设计和外绝缘泄漏比不符合有关标准的规定。

3.3 误动故障

高压断路器出现误动故障是由3个原因引起的。1）二次回路存在问题。二次回路接线端子排在潮湿的环境下会降低自身绝缘性，进而引发合闸回路和分闸回路之间的放电短路现象，最终出现断路器的误动。2） 液压机构原因。液压机构引发的误动故障原因是度断路器的出厂配置较差，且在使用过程中缺乏必要的清洁，最终引起液压油的泄漏。3）弹簧操动机构原因。在对高压断路器进行检查维修的时候，操动机构分闸、合闸的尺寸大小设定不符合实际要求，最终使弹簧的预压压缩量不符合有关标准，最终使弹簧机构无法保持在合理的状态，进而引起高压断路器的自分和自合。

3.4 开断和关合故障分析

开断和关合故障一般多发生在7.2 kV～12 kV电压等级的电路身上，特别是真空断路器和少油断路器发生这类故障的次数和频率比较多。其中，少油断路器出现开断和关合故障的原因是喷油短路引发的孤室烧毁，降低了断路器的开断能力，在断路器关合的时候出现了抱闸事故。真空断路器出现故障的原因是真空灭弧室的真空度降低，在真空度降低的同时真空断路器的开断关合能力也会降低，最终因为关合失败引发电路故障。

3.5 载流故障分析

高压断路器出现载流故障的原因是触头接触不良或者触头周围引线温度过高，而触头接触不良一般是因为动静触头没有完全对中，因此在操作的时候喷口和静弧触头往往会出现碰撞，在碰撞的影响下灭弧室的喷口会出现断裂，进而引发关合事故。

在操作的过程中动静触头出现对中问题的原因是装配的过程中没有采取有效的触头保护措施，最终使动静触头的中偏差较差，进而引发电力系统故障。

3.6 外力和其他故障分析

外力和其他故障引发的高压断路器故障问题具体表现在2个方面。1） 零部件的损坏。容易损坏的零部件包括传动机构部件、密封部件等，断路器在运行的过程中受安装和检修不科学的影响会使断路器的零部件出现损坏的情况。在电力系统运行的时候如果没有及时发现被损坏的零部件，将会使高压断路器无法正常动作。2） 泄露故障。高压断路器泄露故障主要是由气动部分的漏气和液压部分的漏油所引起的问题，同时，阀系统封闭不严、密封圈老化损、压力表接口泄露、压力泵头清洁度差等也会引起泄露故障。

4 结语

综上所述，随着社会经济的快速发展下，电能已然成为国民经济生产的重要能源之一，怎样实现对电能的高效化利用成为相关人员需要思考和解决的问题。高压断路器是维护和管控电网安全运行的重要基础性设备之一，高压断路器的存在对电网的正常运行起着十分重要的作用。为此，在新的历史时期需要相关人员在工作中利用所学知识及时分析和掌握高压断路器的运行情况和故障类型、故障成因，并采取有效的措施来处理这些故障，旨在能够为电网稳定运行和人们安全用电提供重要支持。

参考文献

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