一起高压断路器短路故障的原因分析

张国亚

大唐国际张家口发电厂 河北 张家口 075000

真空断路器作为一种高压开关设备，具有体积小、重量轻、触头开距小、灭弧时间短、适用于频繁操作等优点，在配电网中应用较为普及。然而，由于其一次导电部分处在由高度真空的绝缘介质和灭弧介质中，致使其触头隐患在日常停备检查期间不易被发现。如果在定期维护、检修中疏于检查，常会因触头接触不良造成严重故障，严重危及设备安全稳定运行。

1 事件经过

2019年3月，某厂2号机组负荷272MW，无功功率63MVar，发电机出口电压18.3KV,定子电流8400A。1、2号吸、送、一次风机，1至5号制粉系统运行，汽泵运行。2号高厂变带6KV工作IIA、IIB段运行，1号启备变作为备用电源正常备用，快切装置投入正常。

10时36分，2号发变组保护A柜A分支过流II段（跳A分支、闭锁快切）、高厂变过流I段保护动作（全停）、B柜A分支速断、A分支复压过流保护动作（跳A分支、闭锁快切）。

2 设备检查及处理

2.1 现场检查

现场查看6KV IIA段工作电源进线01号断路器柜冒大量烟雾，进一步检查,断路器柜内有多处电弧灼伤痕迹。断路器上口出线（6KV IIA段母线侧）B相动触头部分烧熔，开关柜内对应的B相母线引出静触头处有大量熔滴和灼痕，断路器A、C相真空泡外部爆裂。

2.2 试验测试

拆除2号高厂变两侧引线，对高厂变进行高低压绕组直流电阻、绝缘电阻、直流泄漏、介质损耗、电容量、铁芯绝缘和绕组变形测试，对变压器器身绝缘油采样进行耐压、介损、色谱、微水试验，试验结果均合格。

2.3 问题处理

清理6KV工作IIA段01号断路器柜内熔渣，擦拭断路器柜内碳化面，拆开三相母排进行清擦并重新热缩绝缘护套后回装，更换母排支撑绝缘子，更换柜内B相母排引出静触头，更换柜内绝缘挡板，更换柜内烧损的控制回路电缆及CT二次电缆。

更换故障断路器，对新换断路器进行导电回路电阻、绝缘电阻、交流耐压试验及机械特性试验，对控制回路进行检查和对线，调整断路器上下触头位置确保与6KV工作IIA段电源进线柜内母排引出静触头高度一致、插入深度合适、确保接触良好，对断路器在试验位和运行位分别进行分合闸传动试验。

对6KV IIA段母线及高厂变A分支共箱母线进行相间及对地绝缘电阻和交流耐压测试，试验合格，恢复高厂变接线。

3 原因分析

通过保护装置动作报告及故障录波分析，故障发生时2号机发变组保护A柜A分支过流II段保护（定值13.9A，0.3S；实际动作值27.53A）动作，跳开6KV工作IIA段工作电源01号开关并闭锁快切。保护动作后故障依然存在，高厂变后备保护过流I段保护（定值5.4A,0.5S;实际动作值27.50A）动作全停，跳开出口主开关、灭磁开关、6KV工作电源开关、关主汽门。发变组保护B柜A分支速断和过流保护也同时动作，由于装置反应速度不同，B柜装置比A柜晚出口63ms,B柜高厂变后备保护没有达到动作延时，A柜保护已动作出口跳开开关，故障电流消失保护装置返回，因此B柜高厂变后备保护没有动作出口。

由现场检查情况及故障录波分析，故障发生的起因应为2号机6KVIIA段工作电源进线01号开关上口负荷侧（6KVIIA段母线侧）B相触头与开关柜内母排引出触头接触不良引起接触电阻增大，在持续大电流作用下接触面产生过热，触头部分熔断，间隙放电，先导致AB相弧光短路，在弧光作用下最终发展为三相弧光短路，01号开关动作跳闸。负荷侧弧光短路瞬间，开关柜体内空气击穿，弧光引至开关下口电源侧，造成柜内多处弧光放电，保护动作，跳开2号机出口主开关。

故障断路器为某厂生产的ZN28型、电磁式操作机构真空断路器，额定电流3000A。断路器上下引出线一次触头为拉簧压片式结构，每相分为上下两个，每台断路器共计12个触头，断路器触头每片触指接触紧力靠多个拉簧作用产生压紧力。从断路器烧损现象判断，断路器上引出线B相触头拉簧老化松弛、压力减弱，造成压片触指与插入的静触头接触电阻增大，加之长时间大电流运行是造成触头熔断故障的主要原因。

4 防范措施

加强对真空断路器日常检查的重视程度，巡检工作必须到位，及时发现触头过热隐患并处理，避免故障扩大化。根据日常巡检指标，认真分析设备劣化趋势，尤其对运行时间较长的断路器一次触头拉簧压紧力下降后发生的劣化趋势应有充分预判。

完善检修管理，避免隐患预控留有死角。在大修作业指导书中，增加对断路器一次触头触指和拉簧紧力检查项目；加强技术培训，使相关人员熟练掌握断路器性能检查的手段，提高对隐患预判的能力。

定期开展断路器专项隐患排查活动，重点通过开关柜体观察窗对开关触头接触情况、负荷侧电缆运行情况进行目视检查。

调研技术成熟可靠的无线式温度监测技术在厂用6KV电源进线断路器上实施，解决高压断路器设备触头运行温度不易实时在线监测的难题，实现设备热故障预知维修。

强化专业技术培训工作，通过对高压断路器结构、原理、各部位元件等方面的学习，实现专业人员对设备特性的全面掌握，提升对设备异常运行的检查分析和处置能力。

5 结束语

高压真空断路器作为一种新型开关设备，随着技术的发展，性能日趋完善，但其在使用过程中仍处于被熟知阶段。因此，要在日常运行维护中持续总结经验，提高标准确保检修维护质量，以保证其在各生产领域运行的安全、稳定。