現(xiàn)場多年對斷路器的事故統(tǒng)計表明,其運行事故的主要類型如下;
(1)操動失靈;
(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)操動失靈
操動失靈表現(xiàn)為斷路器拖動或誤動。由于高壓斷路器最基本、最重要的功能是正確動作并迅速切除電網(wǎng)故障。若斷路器發(fā)生拖動或誤動,將對電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅,主要是:①)擴大事故影響范圍,可能使本來只有一個回路故障擴大為整個母線,甚至全所、全廠停電;②如果延長了故障切除時間,將要影響系統(tǒng)的運行穩(wěn)定和加重被控制設(shè)備的損壞程度;③造成非全相運行。其結(jié)果往往導(dǎo)致電網(wǎng)保護不正常動作和產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象,容易擴大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。例如。某發(fā)電廠在小號發(fā)電機停機解裂操作中,袖子SW2一220型少油斷路器拉桿強度不足而折斷,B相未斷開,造成非全相運行,使4號主變壓器中性點間隙發(fā)生火花放電,電弧波及220kV東下母線,使母線差動保護動作,2號發(fā)電機及兩條線路跳閘,又由于負序電流的影響,使發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極主絕緣幾乎全部損壞。
導(dǎo)致操動失靈的主要原因有:
(1)操動機構(gòu)缺陷;
(2)斷路器本體機械缺陷;
(3)操作(控制)電源缺陷。
具體分析如下。
1.操動機構(gòu)缺陷。
操動機構(gòu)包括電磁機構(gòu)、彈簧機構(gòu)和液壓機構(gòu)
現(xiàn)場統(tǒng)計表明,操動機構(gòu)缺陷是操動失靈的主要原因,大約占70%左右。對電磁與彈簧機構(gòu),其機構(gòu)機械故障的主要原因是卡澀不靈活。此處卡澀,既可能是因為原裝配調(diào)整不靈活,也可能是因為維護不良所致、造成機構(gòu)機械故障的另一個原因是鎖扣調(diào)整不當(dāng),運行中斷路器自跳(跳閘)多半是此類原因。各連接部位松動、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、變位故障遠多于零部件損壞,由此可見,防止松動的意義并不亞于防止零部件損壞。
對液壓機構(gòu),其機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。
對機構(gòu)的電氣缺陷所造成的事故,主要是由輔助開關(guān)、微動開關(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。微動開關(guān)主要是指液壓機構(gòu)等上的聯(lián)鎖、保護開關(guān)。有SW6型斷器的事故統(tǒng)計資料表明,其微動開關(guān)故障約占其機構(gòu)電氣故障的50%左右。除輔助開關(guān)、微動開關(guān)缺陷外,機構(gòu)電氣缺陷中比例******的為二次回路故障。對于這些“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相在運行中偷跳,造成非全相運行,導(dǎo)致嚴(yán)重后果。其原因是C相機構(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)負極接地。又由于變電所絕緣監(jiān)視裝置失靈,而不能及時發(fā)現(xiàn),儀表班在作業(yè)中又誤觸正極,造成直流兩點接地,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,以致故障時斷路器拒分,擴大為全所停電。
(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,斷路器不能正確分閘,使斷路器失靈保護動作, 220kV母線停電,少送電 15.5萬 kW· h,少發(fā)電7.5萬 kW· h。
2.?dāng)嗦菲鞅倔w的機械缺陷
造成斷路器本體操動失靈的缺陷,皆為機械缺陷。其中包括瓷瓶損壞、連接部位松動,零部件損壞和異物卡澀等。例如;某發(fā)電廠的3號發(fā)電機一變壓器的SW7一220型少油斷路器,在并網(wǎng)操作時C相拒合,造成非全相運行,使220kV母聯(lián)、線路斷路器跳閘,少發(fā)電40萬kW·h。事故的原因是,該斷路器操作已達3600次,部件磨損嚴(yán)重,變直機構(gòu)變形,又未及時進行檢修、更換,終于釀成事故。
對SW7一220型少油斷路器具有特殊的“晚動”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。為了避免運行中滅弧室的油漏進三角箱,一般都把導(dǎo)電桿動密封調(diào)得很緊,當(dāng)夏季氣溫上升時,動密封往往會把導(dǎo)電桿抱住,當(dāng)斷路器接到分閘命令時,導(dǎo)電桿運動要克服此抱緊力,往往晚幾十至幾百毫米才能完成分閘動作。對這種“晚動”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導(dǎo)電桿的撥出力的允許范圍作了規(guī)定,只要認真執(zhí)行檢修工藝,運行中便不會發(fā)生“晚動”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,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,斷路器在重合時爆炸;另一變電所44kV線路相位接錯,合閘并網(wǎng)時斷路器爆炸。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,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能式操動機構(gòu),對已有變電所進行操作電源改造和完善,并加強管理。
(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相北柱在運行電壓下發(fā)生爆炸,造成3個大型變電所全停, 28個中型變電所停電,少送電量達6萬kW·h。事故原因是鋁帽進水,絕緣拉桿受潮。實際上,在預(yù)防性試驗中,已發(fā)現(xiàn)油耐壓值低(只有18.8kV/2.5mm),但未及時安排停運處理,以致釀成內(nèi)絕緣閃絡(luò),斷路器爆炸。
(2)某變電所的一臺SW3一110G型少油斷路器,檢修時放出約20kg水。由于進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)。進水的路徑一般是從螺絲沿面進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,使其頸部電場比較集中。
順便指出,斷路器進水,不僅會影響其絕緣性能,也可能導(dǎo)致拒動。例如,安徽某臺SW4一110型少油斷路器,由于三角箱大量進水,結(jié)果在冬季結(jié)成冰,導(dǎo)致斷路器拒動。
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)是對斷路器最嚴(yán)酷的考驗。現(xiàn)場統(tǒng)計表明,由于嚴(yán)重的開斷、關(guān)合條件,在運行中出現(xiàn)的機率較小,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,因為有相當(dāng)數(shù)量的事故發(fā)生于分、合小容量,甚至是分、合負荷電流。例如,某變電所1號主變壓器的二次例斷路器SW2一60G型,當(dāng)時63kV母線發(fā)生帶地線合閘事故,斷路器跳閘重合時,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,開斷容量僅為600MVA,遠低于銘牌容量2500MVA,故不屬于開斷容量不足事故。該型斷路器本來存在著正常操作時上帽噴油的缺陷。這臺斷路器原先是由運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)斷路器的實際負荷電流遠小于其額定值;②靜止?fàn)顟B(tài)下的導(dǎo)電性能容易得到保證。
現(xiàn)場事故統(tǒng)計資料分析表明,導(dǎo)電性能不良故障主要是由機械缺陷引起的。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;④軟連接折斷等。