現(xiàn)場(chǎng)多年對(duì)斷路器的事故統(tǒng)計(jì)表明,其運(yùn)行事故的主要類型如下;
(1)操動(dòng)失靈;
(2)絕緣故障;
(3)開斷、關(guān)合性能不良;
(4)導(dǎo)電性能不良。
產(chǎn)生事故的原因,一般可大致分為技術(shù)原因和工作原因兩大類。所謂技術(shù)原因,是指產(chǎn)品本身或運(yùn)行方式的缺陷;所謂工作原因,是指造成這些缺陷的工作者過(guò)失。本節(jié)將分析這兩方面的原因。
事故的技術(shù)原因分析
(一)操動(dòng)失靈
操動(dòng)失靈表現(xiàn)為斷路器拖動(dòng)或誤動(dòng)。由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動(dòng)作并迅速切除電網(wǎng)故障。若斷路器發(fā)生拖動(dòng)或誤動(dòng),將對(duì)電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅,主要是:①)擴(kuò)大事故影響范圍,可能使本來(lái)只有一個(gè)回路故障擴(kuò)大為整個(gè)母線,甚至全所、全廠停電;②如果延長(zhǎng)了故障切除時(shí)間,將要影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定和加重被控制設(shè)備的損壞程度;③造成非全相運(yùn)行。其結(jié)果往往導(dǎo)致電網(wǎng)保護(hù)不正常動(dòng)作和產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象,容易擴(kuò)大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。例如。某發(fā)電廠在小號(hào)發(fā)電機(jī)停機(jī)解裂操作中,袖子SW2一220型少油斷路器拉桿強(qiáng)度不足而折斷,B相未斷開,造成非全相運(yùn)行,使4號(hào)主變壓器中性點(diǎn)間隙發(fā)生火花放電,電弧波及220kV東下母線,使母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,2號(hào)發(fā)電機(jī)及兩條線路跳閘,又由于負(fù)序電流的影響,使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極主絕緣幾乎全部損壞。
導(dǎo)致操動(dòng)失靈的主要原因有:
(1)操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷;
(2)斷路器本體機(jī)械缺陷;
(3)操作(控制)電源缺陷。
具體分析如下。
1.操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷。
操動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電磁機(jī)構(gòu)、彈簧機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)
現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表明,操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷是操動(dòng)失靈的主要原因,大約占70%左右。對(duì)電磁與彈簧機(jī)構(gòu),其機(jī)構(gòu)機(jī)械故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀,既可能是因?yàn)樵b配調(diào)整不靈活,也可能是因?yàn)榫S護(hù)不良所致、造成機(jī)構(gòu)機(jī)械故障的另一個(gè)原因是鎖扣調(diào)整不當(dāng),運(yùn)行中斷路器自跳(跳閘)多半是此類原因。各連接部位松動(dòng)、變位,多半是由于螺釘未擰緊、銷釘未上好或原防松結(jié)構(gòu)有缺陷。值得注意的是,松動(dòng)、變位故障遠(yuǎn)多于零部件損壞,由此可見,防止松動(dòng)的意義并不亞于防止零部件損壞。
對(duì)液壓機(jī)構(gòu),其機(jī)械故障主要是密封不良造成的,因此保證高油壓部位密封可靠是特別重要的。
對(duì)機(jī)構(gòu)的電氣缺陷所造成的事故,主要是由輔助開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)缺陷造成的。輔助開關(guān)的故障多數(shù)為不切換,由此往往造成操作線圈燒壞。除此,故障還有是由于切換后接觸不良造成拒動(dòng)。微動(dòng)開關(guān)主要是指液壓機(jī)構(gòu)等上的聯(lián)鎖、保護(hù)開關(guān)。有SW6型斷器的事故統(tǒng)計(jì)資料表明,其微動(dòng)開關(guān)故障約占其機(jī)構(gòu)電氣故障的50%左右。除輔助開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)缺陷外,機(jī)構(gòu)電氣缺陷中比例******的為二次回路故障。對(duì)于這些“配角的配角”也應(yīng)當(dāng)引起重視。例如。
(1)某電業(yè)局的220kV變電所,其主變壓器的SW6~220斷路器C相在運(yùn)行中偷跳,造成非全相運(yùn)行,導(dǎo)致嚴(yán)重后果。其原因是C相機(jī)構(gòu)分閘線圈引出線外皮磨損,與鐵軛窗口放電,構(gòu)成直流系統(tǒng)負(fù)極接地。又由于變電所絕緣監(jiān)視裝置失靈,而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),儀表班在作業(yè)中又誤觸正極,造成直流兩點(diǎn)接地,使斷路器C相偷跳。
(2)某變電所的SW6一220型少油斷路器,在檢修中,將二次線接錯(cuò),以致故障時(shí)斷路器拒分,擴(kuò)大為全所停電。
(3)某發(fā)電廠的SW6一220Ⅰ型少油斷路器,其CY3機(jī)構(gòu)的F4輔助開關(guān),因制造質(zhì)量不良,觸片彈力不足,似接非接。當(dāng)線路故障時(shí),斷路器不能正確分閘,使斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作, 220kV母線停電,少送電 15.5萬(wàn) kW· h,少發(fā)電7.5萬(wàn) kW· h。
2.?dāng)嗦菲鞅倔w的機(jī)械缺陷
造成斷路器本體操動(dòng)失靈的缺陷,皆為機(jī)械缺陷。其中包括瓷瓶損壞、連接部位松動(dòng),零部件損壞和異物卡澀等。例如;某發(fā)電廠的3號(hào)發(fā)電機(jī)一變壓器的SW7一220型少油斷路器,在并網(wǎng)操作時(shí)C相拒合,造成非全相運(yùn)行,使220kV母聯(lián)、線路斷路器跳閘,少發(fā)電40萬(wàn)kW·h。事故的原因是,該斷路器操作已達(dá)3600次,部件磨損嚴(yán)重,變直機(jī)構(gòu)變形,又未及時(shí)進(jìn)行檢修、更換,終于釀成事故。
對(duì)SW7一220型少油斷路器具有特殊的“晚動(dòng)”故障,其原因是:該型斷路器滅弧室內(nèi)和三角箱內(nèi)的油是隔絕的。為了避免運(yùn)行中滅弧室的油漏進(jìn)三角箱,一般都把導(dǎo)電桿動(dòng)密封調(diào)得很緊,當(dāng)夏季氣溫上升時(shí),動(dòng)密封往往會(huì)把導(dǎo)電桿抱住,當(dāng)斷路器接到分閘命令時(shí),導(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)要克服此抱緊力,往往晚幾十至幾百毫米才能完成分閘動(dòng)作。對(duì)這種“晚動(dòng)”現(xiàn)象,在事故后僅檢查斷路器不易查出,只有看故障錄波器示波圖才可發(fā)現(xiàn)。為了避免此類事故發(fā)生,在SW7~220型少油斷路器檢修工藝中已對(duì)導(dǎo)電桿的撥出力的允許范圍作了規(guī)定,只要認(rèn)真執(zhí)行檢修工藝,運(yùn)行中便不會(huì)發(fā)生“晚動(dòng)”事故。
3.操作(控制)電源缺陷
斷路器的操作電源缺陷,也是造成操動(dòng)失靈的三大根源之一。在操作電源缺陷中,操作電壓不足是最常見的缺陷。其原因多半是由于電站采用交流電源經(jīng)硅整流后作操作電源,在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),電源電壓大幅度降低,或雖有蓄電池組,但操作電源至斷路器處連線壓降太大,使實(shí)際操作電壓低于規(guī)定的下限。例如某變電所因一條配電線路發(fā)生故障,斷路器在重合時(shí)爆炸;另一變電所44kV線路相位接錯(cuò),合閘并網(wǎng)時(shí)斷路器爆炸。這些都是由于硅整流器電源由本變電所供給,當(dāng)線路故障時(shí),母線電壓降低所致。因此,1982年原水利電力部制訂了《關(guān)于變電所操作能源的暫行規(guī)定》,要求新建變電所不得再采用硅整流作為操作電源,建議推廣采用蓄電池和儲(chǔ)能式操動(dòng)機(jī)構(gòu),對(duì)已有變電所進(jìn)行操作電源改造和完善,并加強(qiáng)管理。
(二)絕緣事故
斷路器絕緣事故,可分為內(nèi)絕緣事故與外絕緣事故。內(nèi)絕緣事故造成的危害,通常比外絕緣更大。
1.內(nèi)絕緣事故
內(nèi)絕緣事故主要有套管和電流互感器事故,其原因主要是進(jìn)水受潮;其次是油質(zhì)劣化和油量不足。也有是由于某些主絕緣件絕緣質(zhì)量有問(wèn)題造成的。例如:
(1)某變電所的 SW6一220型少油斷路器,其B相北柱在運(yùn)行電壓下發(fā)生爆炸,造成3個(gè)大型變電所全停, 28個(gè)中型變電所停電,少送電量達(dá)6萬(wàn)kW·h。事故原因是鋁帽進(jìn)水,絕緣拉桿受潮。實(shí)際上,在預(yù)防性試驗(yàn)中,已發(fā)現(xiàn)油耐壓值低(只有18.8kV/2.5mm),但未及時(shí)安排停運(yùn)處理,以致釀成內(nèi)絕緣閃絡(luò),斷路器爆炸。
(2)某變電所的一臺(tái)SW3一110G型少油斷路器,檢修時(shí)放出約20kg水。由于進(jìn)水使絕緣部件受潮閃絡(luò)甚至爆炸者不少。該省僅1年就發(fā)生了4次爆炸事故。進(jìn)水的原因主要是;鋁帽與帽蓋結(jié)構(gòu)不合理或有砂眼氣孔;安裝工藝不嚴(yán)。進(jìn)水的路徑一般是從螺絲沿面進(jìn)入滅弧室或沿噴口頂部開孔銷滲入。
(3)某水電站的SW7一220型少油斷路器,在運(yùn)行中B相突然爆炸。引起事故的主要原因是由于開關(guān)油中有水分,使絕緣拉桿受潮,絕緣強(qiáng)度降低,以致在正常電壓下,絕緣拉桿發(fā)生沿面閃絡(luò)而釀成事故。
(4)多次發(fā)生SW2一35型少油斷路器內(nèi)附環(huán)氧樹脂絕緣電流互感器絕緣擊穿、引起斷路器爆炸事故。其主要原因是環(huán)氧樹脂澆注質(zhì)量不良,內(nèi)部存在氣泡,引起局部放電。其次是電流互感器頸部均壓結(jié)構(gòu)不合理,使其頸部電場(chǎng)比較集中。
順便指出,斷路器進(jìn)水,不僅會(huì)影響其絕緣性能,也可能導(dǎo)致拒動(dòng)。例如,安徽某臺(tái)SW4一110型少油斷路器,由于三角箱大量進(jìn)水,結(jié)果在冬季結(jié)成冰,導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)。
2.外絕緣事故
外絕緣事故主要是由于污閃和雷擊引起斷路器閃絡(luò)、爆炸事故。污閃的原因主要是瓷瓶泄漏距離校小,不適于污穢地區(qū)使用;其次是斷路器滲油、漏油,使其瓷裙上容易積聚污穢而引起閃絡(luò)。例如:
(1)某電廠的SW4一220型少油斷路器,因滲油套管積塵,在小雨時(shí)發(fā)生了污穢閃絡(luò),造成220kV變電所全部停電事故。
(2)某水電廠的DW8��35型多油斷路器因雷電過(guò)電壓造成外絕緣閃絡(luò)事故。
(三)開斷、關(guān)合性能事放
開斷、關(guān)合任務(wù)是對(duì)斷路器最嚴(yán)酷的考驗(yàn)?,F(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表明,由于嚴(yán)重的開斷、關(guān)合條件,在運(yùn)行中出現(xiàn)的機(jī)率較小,故一般斷路器開斷、關(guān)合性能事故的比例不大。絕大多數(shù)開斷、關(guān)合事故的主要原因是由于斷路器有明顯的機(jī)械缺陷,其次是缺油或油質(zhì)不符要求。也有是由于斷路器斷流能力不足。但前者較多,因?yàn)橛邢喈?dāng)數(shù)量的事故發(fā)生于分、合小容量,甚至是分、合負(fù)荷電流。例如,某變電所1號(hào)主變壓器的二次例斷路器SW2一60G型,當(dāng)時(shí)63kV母線發(fā)生帶地線合閘事故,斷路器跳閘重合時(shí),B、C兩相瓷套爆裂,井噴油著火。經(jīng)核算,第一次開斷的短路容量為、1500MVA,4.5s重合后,開斷容量?jī)H為600MVA,遠(yuǎn)低于銘牌容量2500MVA,故不屬于開斷容量不足事故。該型斷路器本來(lái)存在著正常操作時(shí)上帽噴油的缺陷。這臺(tái)斷路器原先是由運(yùn)行單位自己加工完善化,排氣孔的大小和位置是否正確,裝配后是否被堵塞都值得懷疑。
(四)導(dǎo)電性能不良事故
導(dǎo)電性能不良的事故,在斷路器事故中占的比例較小,其原因是:①多數(shù)斷路器的實(shí)際負(fù)荷電流遠(yuǎn)小于其額定值;②靜止?fàn)顟B(tài)下的導(dǎo)電性能容易得到保證。
現(xiàn)場(chǎng)事故統(tǒng)計(jì)資料分析表明,導(dǎo)電性能不良故障主要是由機(jī)械缺陷引起的。其中有:①接觸不良。包括接觸面不清潔,接觸大小及接觸壓力不足;②脫落、卡阻。如銅鎢觸頭脫落等;③接觸處螺釘松動(dòng);④軟連接折斷等。