高压断路器常见故障原因的分析与处理

刘松成 何正旭

(金华电业局，浙江 金华 321001)

1 概述

在电力系统中，高压断路器担负着接通正常工作电流和快速切断故障电流的双重职能，是十分重要的控制和保护设备，其工作性能的好坏，直接关系到电网的安全稳定运行。若按操作机构的类型分类，高压断路器可分为手动机构型、弹簧机构型、气动机构型、电磁机构型、永磁机构型、液压机构型等；若按绝缘和灭弧介质分类，可以分为少油型、多油型、空气型、真空型、SF6型等。根据多年的电网运行统计资料，高压断路器主要的故障类型有拒分/合闸、误分/合闸、弹簧机构储能异常、N2泄漏、液压机构压力异常以及液压机构漏油等。

2 拒分/合闸及误分/合闸事故

2.1 拒分闸故障

断路器拒动故障会导致越级跳闸，即上一级断路器跳闸。这不仅会扩大事故停电范围，在严重时甚至有时会导致系统解列，造成大面积恶性停电事故，对电力系统危害极大。在发生拒分闸故障后，首先要检查跳闸回路是否完好、跳闸电源的电压是否过低。如果操作电压正常但跳闸铁芯不动，一般是出现了电器故障；跳闸铁芯动作良好但断路器拒动，则可判断为机械故障；铁芯卡涩、动作无力或线圈故障且电源良好造成拒跳，则是电气和机械方面同时出现了故障。电气故障的处理主要集中在对跳闸回路各元件接触是否良好、控制回路熔断器是否熔断以及跳闸线圈有无老化断路的检查。而对于机械故障，一般是由于分闸阀卡死、分闸弹簧失灵、大量漏气以及触头发生焊接或机械卡涩、传动部分故障等原因造成的。

2.2 拒合闸故障

拒合闸故障一般也分为电气故障和机械故障。同拒分闸故障类似，首先要对合闸电源以及合闸控制回路进行检查，确定电气回路正常后再查看合闸铁芯是否动作，进而判断是否出现了机械故障。对于电气故障，需要检查控制电源以及整个控制回路上的元件是否正常。机械故障的原因一般为合闸铁芯卡涩导致带电后出力不足、分闸后机构未复归到预合位置、合闸弹簧未储能、合闸顶杆空程或行程不合适等。

2.3 误分闸事故

电气方面，电流和电压互感器回路故障、保护整定不当或误动以及直流系统发生两点接地等都会造成误分闸事故；机械故障造成的误分闸则主要是由于液压机械异常所造成的。如果是由于运行人员误操作、误碰或保护盘受外力振动引起自动脱扣的误跳，在排除是开关故障的情况下可立即进行送电操作；而对于出现电气或机械故障的情况，则应停电转为检修处理。

2.4 误合闸事故

误合闸故障表现为高压断路器未经操作就自动合闸，其一般是由于直流系统两点接地、自动重合闸继电器触点闭合粘死等原因造成的。此外，当产生震动时弹簧操动机构的储能弹簧锁扣不可靠，也有可能自动解除导致断路器自行合闸。

3 高压断路器N2泄漏故障

以西门子3AQ型断路器为例，对N2泄漏故障的定位与处理进行介绍。其故障表现为油泵在液压机构压力降低后启动，液压系统压力在电机打压过程中升高至355bar，使系统发N2泄漏闭锁信号，同时机构箱内漏氮闭锁继电器动作，漏氮延时闭锁继电器经3h延时后闭锁分闸回路，导致断路器无法操作和正常使用。

2010 年9 月某天，某500kV变电站220kV侧一断路器在运行过程中依次发出N2泄漏报警、合闸闭锁、N2泄漏总闭锁、分闸闭锁信号，导致该断路器退出运行。检修人员到达现场后，通过复位旋钮复归上述信号，手动泄压至约315 bar油泵开始打压，10s后又再次发出了N2泄漏报警、合闸闭锁以及N2泄漏总闭锁信号。经检查后发现，断路器N2筒的固定抱箍已经断裂，据此初步判断有N2泄漏。由于3AQ型断路器的N2筒中也混合了部分SF6气体，利用SF6泄漏报警仪对密封处检查同样发现有微量SF6泄漏。随后，现场停电进行最后确认，通过手动泄压进行N2预充，发现预充压力小于标准值200 bar（155 bar），最终确认断路器N2筒发生物理泄漏。明确事故原因后随即联系西门子公司对故障设备进行了更换，为杜绝类似故障，还联合西门子公司对在运行的同一批次断路器进行了排查处理。

4 液压操纵机构的故障分析

液压油渗漏是引起液压操纵机构的故障的主要原因。其中，液压油从相对运动的部件或固定连接的部件之间渗透出来被称为渗漏；通过活塞与缸体的配合间隙从高压腔流入低压室被称为内漏；由缸盖与活塞杆的配合间隙流入大气中被称为外漏。

4.1 液压油泵频繁起动

高压断路器液压机构最常见的故障表现为液压油泵频繁起动。某220kV变电站高压侧采用的220kV SF6断路器投运数年来发生了多次液压操动机构频繁打压的故障，给断路器的正常运行带来了很大的隐患。

①密封圈损坏。在液压系统中，密封圈起到密封液压油的作用。如果密封不良，就会增加泄漏而直接影响到系统和元件的正常工作。液压油工作压力过大导致密封圈被压至槽沟中受到磨损；密封圈受到液压油冲击力和粘度特性而磨损；液压油中混入的水分、空气及尘土杂质对密封件的腐蚀；密封圈由于安装不当造成的扭曲、裂缝和表面飞边；密封圈由于环境温度的剧烈变化而加速硬化和老化等原因都是造成密封圈损坏的原因。通过更换质量更好的密封圈；将缸壁或筒壁的毛刺打磨光滑以免划伤密封件；对混有杂质的液压油进行过滤处理或更换；在温差过大的地区应做好通风或及时投入加热器等措施可以有效避免对密封圈的损伤。

②阀体密封不良。液压油中混入的灰尘、锈蚀颗粒等杂质进入到阀体间隙造成阀体磨损；阀体加工精度不够有毛刺等都会导致阀体密封不良。通过加强对分合闸一级阀、合闸二级阀、高压放油阀及逆止阀以及液压泵出口逆止阀的日常检修，可有效处理阀体密封不良的故障。

③各高压管路连接处密封不良。当安装时卡套有灰尘、安装不对中、液压油中有杂质等情况下，就会导致高压管路连接的卡套处密封不良，有液压油渗出。对此可以用钳子将其拧紧，注意不要用过大的力度，只要不再渗油即可；如果拧紧后还渗油，就要将卡套拆下并清洗干净后再重新对准装配。

4.2 压力异常升高和降低

①油泵在打压过程中，由于微动开关失灵导致活塞杆上升到最高位置时仍继续上升，导致油泵一直打压；液压油由于储压筒的筒壁或活塞密封磨损而进入N2室致使N2室的压力大大增加；油泵打压过程中压力表失灵，当达到最高压力值时却无法发出停止油泵打压的闭锁信号；机构箱内温度过高致使液压油温度异常升高等原因都会导致液压系统压力异常升高。可以通过合理装配密封件或更换储压筒的密封活塞；对接触不良和动作失灵的微动开关、接触器触点进行打磨以消除金属锈层；增加加热器和加强通风以保持机构箱内空气干燥和对机构箱进行散热等措施可以有效消除压力异常升高。

②液压系统的压力会因为液压机构的大量漏油或N2泄漏而急剧下降。当单向逆止阀密封不严或储压罐活塞杆头部两个密封圈损坏就会导致N2进入液压油中，导致发出分合闸闭锁信号，在严重时甚至会造成零压闭锁。发生这种情况就一定要进行停电检修，以防断路器拒动、误动和越级跳闸故障而扩大事故范围。

结语

高压断路器是电力系统中的重要一次设备，多年的运行经验表明，充分了解和掌握高压断路器的故障规律和故障原因，就能够有针对性地采取相应措施对故障进行处理，及时恢复送电，有效降低事故和故障造成的损失。

[1]崔猛.高压断路器常见故障的原因分析[J].河北电力技术，2007.

[2]邱生、张焰、蒋伟毅.西门子3AQ型断路器N2泄漏故障的定位及处理[J].高压电器，2011.

[3]周宣.高压断路器液压操动机构常见故障分析[J].电器应用，2011.