高壓斷路器是用來執(zhí)行控制和保護的電氣設(shè)備，其可靠運行直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，因此其設(shè)計、制造、運輸、基建、安裝、運行和維護各環(huán)節(jié)都必須嚴格控制。本文以一起高壓斷路器燒毀故障為例，介紹事故發(fā)生經(jīng)過，分析事故原因，提出相應(yīng)檢修維護措施和建議，避免同類事故再次發(fā)生。

某變電站運行編號為314的真空斷路器（型號ZN12-40.5,額定電流1250A，額定短路開斷電流25kA，投入運行20個月）某日17時47分發(fā)生故障，斷路器滅弧室未熄弧，開斷失敗，發(fā)展成該斷路器相間短路，導(dǎo)致斷路器燒毀。發(fā)生故障時變電站所在地區(qū)暴雨并伴有雷暴，氣溫27℃左右，大風(fēng)。

現(xiàn)場檢查

1、外觀檢查

故障后斷路器如圖1所示。經(jīng)現(xiàn)場檢查，314斷路器在分位，機械位置正常； B、C相滅弧室有明顯過溫變色；對C相滅弧室解體后發(fā)現(xiàn)，觸頭燒毀；A相滅弧室金屬罩與絕緣瓷柱連接部有一1厘米長孔洞，絕緣支撐桿嚴重?zé)龘p，如圖2所示；AB相間有嚴重短路；斷路器支持絕緣子、絕緣拉桿表面碳化；柜內(nèi)絕緣隔板有大量電弧噴濺，CT二次線燒毀，如圖3所示。

圖1　故障后的斷路器

圖2　燒損的A相滅弧室

圖3　故障后的開關(guān)柜內(nèi)部

2、測量數(shù)據(jù)

對損壞的A、B相滅弧室進行絕緣試驗。根據(jù)國家標準，2.5厘米空氣間隙中平板電極的擊穿電壓為70.2kV,可見滅弧室極間絕緣已經(jīng)被完全破壞。

原因分析

根據(jù)#2主變保護裝置錄波圖及保護動作記錄分析，在17時47分14秒274毫秒314過流保護II段動作（BC相短路，U_bc降為0，故障點應(yīng)在線路），但故障未被切除，BC相短路電流一直延續(xù)，與BC相滅弧室有明顯內(nèi)部過溫現(xiàn)象吻合，說明電弧一直在BC相滅弧室內(nèi)燃燒。

在第77個周波時，原本沒有短路故障正常斷開的A相，產(chǎn)生了故障電流（故障點應(yīng)在線路，說明斷口重擊穿，由于當(dāng)時為雷雨天氣，雷擊可能性較大），U_ab、U_ca急劇降低，C相故障電流有少量增長，幅值與A相相同。

在第82個周波時，A相故障電流峰值明顯增大，三相電壓基本為0，說明故障點轉(zhuǎn)移至314開關(guān)柜內(nèi)部（應(yīng)為AB相間柜內(nèi)短路，與現(xiàn)場設(shè)備損毀現(xiàn)象吻合）。C相故障電流無變化，說明C相故障點沒有轉(zhuǎn)移，與現(xiàn)場斷路器BC相間沒有短路現(xiàn)象吻合。

第111個周波時，三相故障電流消失（從314線路故障開始，到故障被302斷路器切除共持續(xù)2.22秒，減去斷路器固有分閘時間、燃弧時間，保護原件響應(yīng)時間，與＃2變中后備過流II段5.5A/2.1s跳302定值吻合）。

分析314保護時間列表，發(fā)現(xiàn)17點12分33秒314斷路器跳閘后（第一次試送后的跳閘，斷路器在斷位），至17點24分19秒314斷路器第二次試送之前產(chǎn)生了一系列保護元件、過流、合閘加速啟動和返回事件，共有3時間階段，為16分05秒至15秒、20分06秒至21秒、30分38秒至49秒。

按以上時間段取出302錄波，發(fā)現(xiàn)16分、30分時各有一次故障錄波，均為三相短路。16分時段故障電流持續(xù)時間1.46秒，30分時段故障電流持續(xù)時間1.62秒，均未到345定值5.5A/1.8秒，所以變電站沒有發(fā)生保護出口。

20分時段沒有故障錄波，也沒有變電站及其所屬電廠的任何保護出口。分析為產(chǎn)生的故障電流比較小，沒有達到定值，故障自行消除。

16分時段和30分時段發(fā)生的故障電流與斷路器上一次滅弧間隔幾分鐘，滅弧室不可能自行重擊穿，而且故障波形體現(xiàn)為三相同時短路故障，所以根據(jù)當(dāng)天雷雨天氣分析，斷路器在最后一次試送之前，斷口被雷電擊穿2次（或3次），由于314斷路器在斷位已不具備滅弧能力，長燃弧達1.46秒和1.62秒，直到其所屬電廠切斷故障。滅弧室在此時已經(jīng)受到嚴重破壞，觸頭嚴重?zé)龘p、真空度降低，導(dǎo)致17：47分開斷失敗，斷路器永久性損壞。

結(jié)論與建議

綜合以上分析得出結(jié)論，314斷路器在17：12-17：30這一時段在斷位時遭受雷擊2次（或3次），真空度、滅弧元件嚴重損壞導(dǎo)致最后一次開斷失敗，是造成事故的直接原因。

為避免同類事故再次發(fā)生，建議如下：

(1)立即在雷電多發(fā)地區(qū)增設(shè)線路出口避雷器，優(yōu)化避雷線保護角，防繞擊雷。

(2)在雷電天氣斷路器跳閘而又不能立即送電時，跳閘后盡快拉出小車（或拉開線路刀閘），防止雷擊斷路器斷口。送電時，推入小車（或合上線路刀閘）后盡快合斷路器。此種情況下投入重合閘應(yīng)更有利于電網(wǎng)、設(shè)備的安全。

(3)堅持開展真空斷路器真空度測試，防止真空度降低造成滅弧室開斷失敗。

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，社會和用戶對電力供應(yīng)可靠性的要求愈來愈高，特別是對重要城市提供安全可靠的電力供應(yīng)已成為電力企業(yè)必須履行的社會責(zé)任。高壓斷路器在供電可靠性方面起著至關(guān)重要的作用，細小環(huán)節(jié)處理不當(dāng)也可能引發(fā)嚴重后果，應(yīng)予以高度重視。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標題為“一起高壓斷路器燒毀故障的綜合分析”，作者為梁爽。）