一种由于润滑剂引起的断路器故障分析

黄强，张晶，武新宇

滁州供电公司

一种由于润滑剂引起的断路器故障分析

黄强，张晶，武新宇

滁州供电公司

断路器合闸回路的元器件损坏是一种常见故障，但是有时候其损坏是外部原因造成的，本文分析了一种由于润滑剂泄漏间接引起的断路器故障。

断路器；润滑剂；整流器；温度

一、引言

断路器在电力系统中起到开断电流的重要作用，一旦其不能及时发挥作用，将严重影响电力系统的稳定运行。常见的断路器拒动主要有辅助开关烧毁、分合闸线圈短/断路、整流桥短/断路等问题，下文主要针对一种由于润滑剂引起的断路器拒动故障进行了全面详细的分析。

润滑剂简介：

润滑剂主要有两种：润滑油（机油）、润滑脂（黄油、凡士林等），装载断路器的开关柜中，传动轴、拐臂等位置一般使用润滑油。在储能电机、减速箱等元器件一般使用润滑脂。润滑剂在设备稳定运行中起到了重要作用，但是其在使用中由于如果用量把握不好，或使用润滑剂的元器件发生故障，却又会引发一些意外的问题。开关柜中的润滑油用量较少，而其中的各种电机多用到润滑脂。

润滑脂的电气特性：本身绝缘，但如果暴露在空气中，将吸收水分表现高阻性。

润滑脂的物理特性：热性好，滴点高，可在较高温度条件下使用。

二、案例分析

2015年9月，110kV某变电站10kV电容器间隔开关柜断路器不能合闸，根据合闸回路的电路图，排查到整流器交流电输入两端短路，且检查发现其整流回路的整流器交流电输入端有烧蚀痕迹（图1），更换整流器后，设备恢复正常运行。同年10月，同一个变电站的另一个10kV电容器间隔开关柜断路器也不能合闸，故障情况与9月的一模一样，更换整流器后，设备恢复正常运行。

图1　：整流器被烧蚀情况

相同设备在短期内出现了相同故障，可能存在一定的内在联系。整流器被烧毁，说明一定有过电压击穿整流管，或者过电流烧毁整流管。通过查询变电站低压电压曲线记录，未发现异常，而使用同电源的其他设备也正常工作，之后检查合闸回路电路上各元件，其电气性能也都正常，那么应该是过电流的原因。在检查电路板时，发现整流器上覆盖了一层油膜，拆下整流器后再测量电路板上交流电源两端油膜电阻为822欧。

1、温度对整流器的影响

合闸回路使用的整流器通过脉冲电路进行整流，过电流烧毁整流器主要在于二极管/三极管过热烧毁，所以要求整流器必须在通风良好的条件下使用，保持整流器表面干净，并在需要的时候安装散热片使用。

1.1温度对二极管的影响：半导体PN结在正向偏置时电流很大，反向偏置时电流很小（反向电流）。整流二极管就是利用PN结的这种单向导电特性将交流电流变为直流的一种PN结二极管。值得注意的是反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10，反向电流增大一倍。温度过高的话，二极管不仅失去了单方向导电特性，还会使管子过热而损坏。

1.2温度对三极管的影响：温度不断上升导致三极管hFE增大，开关性能变差，二次击穿特性下降，反过来，进一步促使管子发热量增大，这样的恶性循环最终导致三极管击穿烧毁。

2、油膜覆盖下的整流器状态分析

整流器本身发热并不厉害，通过外壳自然冷却足以保证其正常工作，但是当油膜覆盖在整流器上时，热量堆积在整流器上，使得整流器工作环境恶化，电气性能进入恶性循环。更要命的是，油膜过久地暴露在空气中，使得原本绝缘的润滑脂劣化并吸收空气中的水分，呈现出阻性的特征。相当于在整流器上并联了一个大电阻，产生的热量：Q=I*I*R*T=58.9*T（T为时间）。

整流器原本只在需要合闸的时候导通产生热量，合闸后电路断开发散热量，而覆盖了一层油膜后，油膜长期跨接在220V的电压上，持续产生热量，整流器一直保持高温，当合闸时电路导通，高温将二极管/三极管烧毁。

3、查找油膜的来源

检查开关柜内部发现，柜内壁、端子排等其他地方也有大量的油迹。开关柜投运前，每台设备是需要清扫干净并检查验收的，不可能留下这么多的油迹。最后发现是储能电机的减速箱密封不严，导致电机在旋转中将润滑脂甩出，检查另一台开关柜也发现了同样多的油迹，而这两台开关柜内使用的储能电机减速箱是同一厂家、同一型号的，由此判断可能是家族性缺陷。清洁柜内并更换储能电机减速箱后，设备一直运行良好。

三、结束语

设备元器件的损坏无非是短路、断路，但损坏可能是元器件本身的原因，也可能是外部原因造成的，如果只是简单更换元件，并不能解决问题。在本例中，整流器的烧毁是由于减速箱内的润滑脂造成的，而润滑脂带来的问题不是造成电路的短路、断路，而是影响整流器的散热，而这个又是由二极管/三极管的电气特性决定的。所以在检修设备时，不但要从系统上考虑问题，还要熟悉每个设备元件的物理特性和电气特性。

［1］弗洛伊德著，罗伟雄等译.《电路原理》，2005.10

［2］W.德雷泽尔编著，赵旭涛译，《润滑剂与润滑》.化学工业出版社.2003年2月

［3］电力行业职业技能鉴定指导中心编.《变电检修》.北京：中国电力出版社

黄强（1981-），男，研究生，工程师，滁州市供电公司从事电力系统变电检修；

张晶（1980-），男，本科，工程师，滁州市供电公司从事电力物资管理；

武新宇（1982-），男，研究生，工程师，滁州市供电公司从事电力系统继电保护。