高压断路器异常与故障处理探析

教学目标

知识目标：

（1）熟悉高压断路器的运行方式和保护配置。

（2）熟悉高压断路器的故障现象。

（3）掌握高压断路器故障处理流程和处理步骤。

能力目标：

（1）能说出高压断路器的运行方式和保护配置。

（2）能根据故障现象查找故障。

（3）能在仿真机上熟练进行高压断路器的故障处理。

素质目标：

（1）能主动学习，在完成任务过程中发现问题、分析问题和解决问题。

（2）能严格遵守专业相关规程标准及规章制度，与小组成员协商、交流配合，按标准化作业流程完成学习任务。

任务分析

（1）记录高压断路器异常现象，进行高压断路器异常处理；

（2）记录高压断路器故障现象，进行高压断路器故障处理。

相关知识

一、油断路器的异常运行及处理

1.油断路器运行中过热

过热运行的油断路器有如下现象显示：油箱外部的颜色异常，油位异常升高，有焦气味，油色异常，接头处试温蜡片熔化，内部声音异常等。

油断路器过热运行的原因如下：

（1）断路器过负荷。负荷电流超过额定值或断路器达不到厂家铭牌规定容量。

（2）触头接触电阻过大。由于断路器触头表面烧伤或氧化、动触头插入行程不够而合闸不到位、动触头压力不够、触指歪斜、触指压紧弹簧松弛及支持环开裂或变形等原因，使动、静触头接触不好，造成触头接触电阻过大。

（3）周围环境温度升高。周围环境温度高于断路器的额定环境温度，运行电流仍为额定电流，造成运行过热。

油断路器过热运行会使油温过高，造成油质氧化，产生沉淀物，使油的酸价升高，绝缘强度降低，灭弧能力差。如果发热严重，灭弧室内压力增大，易引起断路器喷油；另外，过热运行会使绝缘材料加速老化，金属零件机械强度降低，弹簧退火，触头氧化加剧，使发热更严重。

当断路器出现过热运行时，应与调度联系，降低负荷。若温度仍不下降或过热发生喷油，油断路器应停止运行并检修。

2.油断路器运行时发出不正常响声

油断路器运行时发出不正常响声，可能是由于以下原因造成的：

（1）套管和支持鼓形绝缘子严重破损发生连续放电。

（2）套管或油箱内有起泡声和放电声。

（3）电气连接部位烧红变色而出现放电。

（4）二次接线接触不良出现放电声或着火。

油断路器的异常运行及处理（视频文件）

二、真空断路器的异常运行及处理

1.真空火弧室的真空度失常

真空断路器运行时，正常情况下，其灭弧室的屏蔽罩颜色应无异常变化，若真空度正常运行中或合闸之前真空灭弧室出现红色或乳白色辉光，说明真空度下降，影响灭弧性能，应更换灭弧室。

2.真空断路器运行中断相

真空断路器接通高压电动机时，有时会出现断相，使电动机断相运行而烧坏电动机。真空断路器出现合闸断相的可能原因是：

（1）断路器超行程（触头弹簧被压缩的数值）不满足要求，影响该相触头的正常接触。这时应调节绝缘拉杆的长度，并重复测量多次，才能保证其超行程的正确性和接触的稳定性。

（2）断路器行程不满足要求。在保证超行程的前提下，可通过调节分闸定位件的垫片，使三相行程均满足要求，使三相同步。

（3）由于真空断路器的触头为对接式，触头材料较软，在分、合闸数百次后触头易变形，使断路器超行程变化，影响触头的正常接触。

3.真空断路器合闸失灵

合闸失灵的原因如下：

（1）电气方面的故障。电气方面的故障主要有：合闸电压过低（操作电压低于0.85倍额定电压）或合闸电源整流部分故障、合闸电源容量不够、合闸线圈断线或匝间短路、二次接线接错等。

（2）操动机构故障。操动机构的故障主要有：合闸过程中分闸锁扣未扣住；分闸锁扣的尺寸不对；辅助开关的行程调得过大，使触片变形弯曲，接触不良。

处理完上述缺陷后再合闸。

4.真空断路器分闸失灵

分闸失灵的原因主要是：

（1）电气方面的故障。主要故障有：分闸电压过低（操作电压低于0.85 倍额定电压），分闸线圈断线，辅助开关接触不良。

（2）操动机构故障。主要故障有：分闸铁芯的行程调整不当，分闸锁扣扣住过量，分闸锁扣销子脱落。

上述缺陷应逐一检查消除。

真空断路器的异常运行及处理（视频文件）

三、SF6断路器的异常运行及处理

一般来说，SF6 断路器运行可靠，维护工作量小，检修周期长。但运行中有时也会出现一些异常运行和故障情况，可能发生的异常运行及故障分述如下。

1.液压机构油压过高或过低

SF6断路器运行时，其液压机构的油压有时过高或过低。油压过高的原因主要是：液压机构的微动开关失灵，当油泵启动、油压升至额定值时，微动开关不能切断油泵电动机电源，造成油泵持续打压；储能筒的活塞密封不严或筒壁磨损，液压油中进入氮气，使油压升高；液压机构压力表失灵或指示数据不真实。处理时，应调整或更换微动开关，检查并检修储能罐，检查校验压力表。

2.油泵启动频繁和打压时间过长

由于液压机构的高压油系统漏油（如管路接头漏油、高压放油阀关闭不严、合阀内部漏油、工作缸活塞不严等），油泵本身有缺陷，引起液压油压力降低，使油泵频繁启动打火。遇到有油泵频繁启动，应立即查漏，消除启动现象。有时油泵打压时间过长（超过3～5 min），应检查高压放油阀是否关严，安全阀是否动作，机构是否有内漏、外泄，油面是否过低，吸油管有无变形，油泵低压侧有无气体等，针对以上缺陷进行相应处理。

3.液压机构无法建立油压

断路器投入运行前，其液压机构应建立正常油压。有时，油压建立不起来，其原因可能是：

（1）油泵内各阀体高压密封圈损坏，或单向阀阀口密封不严（此时用手摸油泵，油泵可能发热）：油泵柱塞间隙配合过大；油泵柱塞组装时没注入适量的液压油或柱塞及柱塞座没擦干净，影响油泵出力，甚至使油泵打压件磨损。

（2）油泵低压侧有空气存在。

（3）油箱过滤网有脏物，油路堵塞。

（4）高压放油阀没有关严，高压油泄漏到油箱中。

（5）合闸阀一、二级阀口密封不严，高压油通过排油孔泄掉。

消除上述缺陷后，再打压。

4.断路器SF6气体泄漏

运行中的SF6 断路器有时发出“补气”信号，这说明断路器漏气。漏气的原因可能是：断路器安装时遗留有漏气点（连接座内拉杆、气管坡口、本体、密度继电器、气压表接头连接密封处等易形成漏气点）。当断路器发出“补气”信号时，处理方式如下：

（1）检查气体压力。若属断路器气体压力降低，则需将断路器停电补气。(www.xing528.com)

（2）检查密度继电器。SF6断路器运行时，由密度继电器监视其气体的运行压力，当气体压力降低到第一报警值时，其触头闭合并发出“补气”信号。此时，可用压力检测专用工具，检测密度继电器动作值是否正确。

SF6 断路器的异常运行及处理（视频文件）

（3）确认SF6气体泄漏时，应联系检修人员检修处理。

5.断路器合后即分

当操作断路器合闸时，可能出现合后即分现象。合后即分的原因可能是：合闸阀的二级阀杆不能自保持；分闸阀的阀杆卡涩，不能很快复位。

6.断路器拒动

操作断路器分、合闸时，可能出现断路器拒动。拒动的原因主要有：分、合电磁铁线圈断线，匝间短路或线圈线头接触不良；电磁铁行程太小，使分、合闸阀钢球无法打开；操作回路故障，如断线、熔断器熔断、端子排接头和辅助开关触头接触不良或接线错误；二线杆锈死；灭弧室动、静触头没对准；中间机构箱卡涩；操作电压过低等。

上述缺陷必须消除后，断路器才允许投入运行。

四、油断路器拒合闸

将控制开关扭至合闸位置时，扬声器响，绿灯闪烁，而断路器拒合闸。无法合闸的原因及处理方法如下：

（1）合闸电源电压不正常引起拒合闸。合闸电源电压过低，合闸时电磁机构的铁芯不到位，使挂钩不能挂住；合闸电源电压过高，合闸时电磁机构的铁芯发生强烈冲击，使挂钩不能挂住。其处理方法是：待调整好操作电压后再合闸。

（2）操作电源中断引起拒合闸。如操作熔断器熔断、合闸动力熔断器熔断（有弹簧储能电源、油泵电源、电磁机构合闸电源等），使断路器不能合闸。此时应检查并更换熔断器后再合闸。

（3）操作及合闸回路故障引起拒合闸。如控制开关触头、断路器辅助常闭触头、合闸接触器主触头、操作及合闸动力熔断器等接触不良；中间继电器触头熔焊；合闸接触器线圈断线或短路；合闸线圈断线、短路或烧坏；防跳继电器故障；断路器的远方／就地选择开关未置于相应位置；同期开关未投入；操作及合闸回路连接导线脱落、断线等原因，使断路器不能合闸。此时应处理上述缺陷后再合闸。

油断路器拒合闸（视频文件）

（4）操动机构卡住而拒合闸。如操动机构部分不灵活或调整不准确、挂钩脱扣造成合闸后又跳闸；因振动使跳闸机构脱扣，使断路器拒合闸。此时应待机构处理好后再合闸。

（5）合闸时间太短引起拒合闸。手动操作控制开关合闸时，控制开关在合闸位置未合到底，或合到底后停留时间太短就松手，让控制开关自动返回，致使断路器合闸后挂钩未挂住，合闸回路电源就断开而跳闸。正确做法是：控制开关在合闸位置应合到底，待红灯亮后再松手，让控制开关返回。

（6）弹簧操动机构的弹簧储能未到位，液压操动机构的油压低于合闸油压而被闭锁，使断路器不能合闸。其处理方法是：待弹簧储能到位及液压达到正常油压后再合闸。

五、油断路器拒分闸

断路器运行时，若断路器一次回路发生故障，则会出现保护动作信号吊牌、光字牌亮、电流表指示剧增、电压表指示大为降低，而断路器拒分闸。或用控制开关手动分闸时，红灯闪烁，但断路器拒分闸。运行中的断路器拒分闸对系统的安全运行威胁很大。当发生无法分闸时，可能造成上一级断路器越级跳闸，甚至造成系统解列，故拒分闸比拒合闸有更大的危害。

1.断路器拒分闸的一般原因

（1）操作电源故障。即操作电源中断，或操作电源电压过低。如因电网故障引起硅整流装置直流电源电压波动，直流过负荷引起操作电源电压降低；交流消失，由直流代替交流，使操作电源电压降低。

（2）操作回路故障。如控制开关触头、断路器的辅助常开触头、操作熔断器等接触不良；操作熔断器熔断；跳闸线圈断线、短路或烧坏；中间继电器（防跳跃继电器、手动跳闸继电器）线圈断线或烧坏；跳闸回路连接导线脱落、断线；断路器远方／就地选择开关未置于相应位置等。

（3）操动机构故障。如跳闸铁芯卡住或顶杆脱落，合闸支点过低使铁芯动作不能脱扣，从而使操动机构失灵，液压机构分闸系统故障等。

（4）手动操作分闸时间短。手动操作控制开关至分闸位置时，控制开关分闸不到位就松手返回，使断路器因分闸时间太短而不能分闸。

（5）继电保护拒动作。如出现继电保护整定值不正确、保护接线错误、保护回路断线、互感器回路故障、保护连接片接触不良及跳闸继电器触点闭合接触不良等缺陷，在一次回路短路故障的情况下，继电保护会拒动作，使断路器不能分闸。

2.断路器拒分闸的处理方法

（1）正常情况下拒分闸。

正常情况下，断路器的红色信号灯亮，表示跳闸回路完好，当操作控制开关分闸时，断路器拒分闸，如果控制电源电压正常，则为操动机构故障。此时，可按下述3 种情况处理。

①联络线断路器拒分闸。可先断开联络线对侧断路器，再至现场手动打跳拒分闸的断路器（该断路器操动机构的液压或气压均正常），然后拉开该断路器两侧的隔离开关，再对操动机构的故障进行查找和处理，按这种方式处理的速度较快。另外，也可采用倒母线的方法，空出一组母线，由母联断路器串接拒分闸的断路器，再由母联断路器分用，然后手动打跳拒分闸的断路器，拉开该断路器两侧隔离开关，或解除防误操作闭锁装置，拉开该断路器两侧隔离开关，再对操动机构的故障进行查找和处理。此种处理，要经较复杂的倒母线操作，处理时间长。

②馈线断路器拒分闸。馈线是直接送到用户的线路。一般与用户的联系较困难，故不易由馈线的对侧断路器断开该线路，但本侧断路器拒动作，不能用手动打跳的方式带负荷打跳本侧断路器，故只能倒母线。按上述方式，用母联断路器断开馈线。拉开拒分闸的断路器两侧隔离开关后，再对操动机构的故障进行查找和处理。

③发变组回路断路器拒分闸。当发变组停机解列时，发变组回路断路器拒分闸，此时只能倒母线，空出一组母线，由母联断路器串接拒分闸的断路器，再由母联断路器分闸解列，然后再按上述方式处理操动机构故障。

（2）事故情况下拒分闸。

当一次电路发生短路故障时，线路断路器拒分闸，但线路对侧的断路器分闸，拒分闸的断路器的失灵保护动作，将母联断路器及故障线路所连母线上的其他进、出线断路器全部分闸，该母线失压。此时，运行人员处理的思路是：先查明是继电保护拒动作，还是断路器及操动机构本身拒动作，然后再判别是电气二次回路故障，还是操动机构故障。为此，事故情况下断路器拒分闸，可按下述情况及方法处理。

①事故情况下断路器拒分闸，但保护动作、信号吊牌。该情况属跳闸回路或操动机构存在故障。

处理时，可操作控制开关，将断路器分闸一次。操作之前，若红灯亮，则表明跳闸回路完好；操作后，若断路器拒分闸，则属于操动机构故障（或控制开关触头接触不良）。此时，将拒分闸的断路器手动打跳，再拉开断路器两侧隔离开关，如果用手动打跳，断路器仍不分闸，可解除防误操作闭锁装置，手动拉开断路器两侧隔离开关，然后，先恢复失压母线的供电和母联断路器的运行，再对操动机构的故障及控制开关的触头进行处理。手动分闸操作前，若红灯不亮，则跳闸回路有故障。如果短时间内不能消除跳闸回路故障，则先手动打跳断路器或解除防误操作闭锁装置，拉开拒分闸的断路器两侧隔离开关，恢复失压母线的供电和母联断路器的运行，再处理跳闸回路缺陷。跳闸回路故障消除后，手动分闸一次，若断路器分闸，则证实是跳闸回路故障引起拒分闸；若断路器仍拒分闸，则操动机构也存在故障，应处理操动机构故障。

②事故情况下断路器拒分闸，无保护动作及信号吊牌。该情况属继电保护拒动作。处理时，将断路器手动分闸一次，操作前，红灯亮，则表明跳闸回路完好；操作后，断路器分闸（红灯熄，绿灯亮），则证实是继电保护拒动作引起断路器拒分闸。然后拉开断路器两侧隔离开关，恢复失压母线供电和母联断路器的运行，再按继电保护拒动作的原因查找和处理故障。手动分闸时，若断路器仍拒分闸，则操动机构也存在故障，此时，手动打跳断路器或解除防误操作闭锁装置，拉开断路器两侧隔离开关，恢复失压母线供电和母联断路器运行，然后按操动机构故障原因查找和处理故障（由检修人员处理）。

油断路器拒分闸（视频文件）

油断路器着火（视频文件）

六、油断路器着火

油断路器着火，可能有以下原因：

（1）油面过高使油箱内缓冲空间不足，事故分闸时断路器喷油。

（2）油面过低，事故跳闸时弧光冲出油面。

为了防止断路器着火事故发生，应经常使断路器油面保持在允许范围内，断路器本体及周围应保持清洁。

当发生油断路器着火事故时，应按以下方式处理：断开油断路器及两侧隔离开关；将着火区域与邻近运行设备隔开；用适合熄灭电气火灾的灭火器进行灭火（如四氯化碳、干粉、1211 灭火器、灭火弹等）。落在地面上的油，用砂子铺盖。在高压室内灭火时，应注意启动通风机排烟，并打开房门散烟。为防止人员中毒和窒息，应戴防毒面具（或口罩）。

七、GIS 的异常运行及事故处理

GIS 运行可靠性高、维护工作量小，检修周期长。由于一次设备密封在压力容器中，而且容器内充有一定压力、绝缘性能和灭弧性能优良的SF6气体，因而GIS 内部几乎不受大气的影响。此外，制造厂对GIS 均进行过充分的性能试验，以组件形式出厂，在现场进行拼装，这些都给GIS 安全、可靠的运行创造了有利条件。根据GIS 的运行情况，可能有下列常见故障出现。

1.气体泄漏

这种故障在我国较为常见，轻者会使GIS 经常补气，重者可能使GIS 被迫停止运行。GIS 向外泄漏气体通常发生在密封面、焊缝和管路连接处；内部泄漏常发生在盆式绝缘裂纹和SF6气体与油的交界面（SF6电缆头）。

2.SF6气体的含水量太高

SF6气体含水量太高引起的故障几乎都是绝缘子或其他绝缘件闪络，表面闪络的绝缘子需要彻底清洗或更换。这种故障常发生在气温突变或设备补气之后。

3.杂质使GIS 闪络

GIS 安装后，其内部可能留有一些导电杂质，这给运行带来不利影响，消除导电杂质影响的有效办法是：当GIS 安装完毕后，采用小容量电源施加高于运行电压的交流电压，如果杂质很少，它可能在放电中烧毁；如果杂质较多，在交流电压作用下，它会运动到低场强区。运行中的GIS，如果闪络多次重复发生，通常是由自由导电杂质引起的，特别是在母线的水平与垂直部分的交叉处更是如此。这类故障的处理方法是清扫或更换受影响的部件。

4.电接触不良

GIS 内部有些金属部件是用来改善电场分布的，在实际运行中，这些部件并不通过负荷电流。这些部件经常使用铝质的弹性触头与外壳或高压导体进行电气连接，运行中可能因松动而导致接触不良。这些接触不良部件的电位取决于它与导电体间的耦合电容，这样，该部件与外壳或导体间的微小间隙便会很快被击穿。多次放电不仅会侵蚀触头弹簧，也会因产生金属微粒、氟化铝及其他杂质等，而导致GIS 的内部闪络。

对于50 Hz （或60 Hz）交流系统，这种故障的放电频率为100 次／秒（或120 次／秒），从设备的外部可听到“嗡嗡”声，因而易于发现此类故障。

5.绝缘子击穿

GIS 中支撑绝缘子的使用场强是一个重要的设计参数。目前，环氧树脂浇注绝缘子的使用场强可高达6 kV／mm 而不致发生击穿，如果使用场强高达10 kV／mm，由于绝缘子使用场强太高，起初可能仍无局部放电现象，但运行几年后，便可能发生击穿。

6.相对地击穿

由于插接式触头未完全插入触座，可能会造成故障。一旦触头有问题，大多可导致相对地击穿。

GIS 的异常运行及事故处理（PPT）

7.误操作

在GIS 的运行中，操作不当引起的故障是多方面的，如将接地隔离开关合到带电相上，如果故障电流很大，即使是快速接地隔离开关也会损坏。因此，出现这类误操作后，应检查触头，如果需要，应更换某些部件。

低速接地隔离开关开断距离不够或带负荷拉闸，电弧可能持续到断路器断开为止。如果故障电流很大（10 kA 以上），不仅触头会损坏，而且整台接地隔离开关也需更换或彻底检修。

任务实施

（1）根据高压断路器异常处理基本原则、调度和现场运行规程，运行值班人员对高压断路器异常进行原因分析及处理。

（2）根据高压断路器故障处理基本原则、调度和现场运行规程，运行值班人员对高压断路器故障进行原因分析及处理。