ZW7 - 40.5型户外真空断路器运行故障及处理

宁波市海曙巨龙电气厂 联系电话： 4008-549-837 传真：ZW7 - 40.5 型户外真空断路器运行故障及处理 真空断路器以检修维护工作量小、对环境友好、适合频繁操作、噪声小、供电可靠性高等优点在电力系统中得到了广泛的应用，特别是在中等电压领域占有明显优势。河南油田 6 kV -35 kV配电网自 20 世纪 80 年代起逐步采用真空断路器，提高了电网运行的安全可靠性，但在运行过程中也暴露出不少问题，主要为 ZW7 - 40.5 型户外真空断路器故障。 ZW7 - 40.5 型户外真空断路器主要安装在油田新建 35 kV恒山变电站、王集开关站 内，现对 ZW7 -40.5 型真空断路器的故障原因加以分析和总结，提出相应的改进措施，以避免同类故障再次发生。 1 ZW7 -40.5 型户外真空断路器的结构原理 ZW7 -40.5 型户外真空断路器主要由真空灭弧室、电流互感器、传动机构和操动机构等组成，其结构如图 1所示。 ZW7 -40.5 型户外真空断路器总体结构为瓷瓶支柱式，电流互感器内置。上瓷柱为灭弧室瓷柱，内装真空灭弧室。下瓷柱为支柱瓷柱，用以保证带电部分对地绝缘，下瓷柱内装导杆。连接上、下瓷柱的铝支架上开有一圆形手孑 L，便于对断路器进 行调试。三相联动部分和操动机构装在一个机构箱上，配用 CT17 - 35 或 CT19BW 型弹簧操动机构。 ZW7 -40.5 型户外真空断路器的真空灭弧室安装在上瓷柱内，真空灭弧室动端通过绝缘拉杆、拐臂，与操动机构的输出轴相连。在灭弧室与瓷柱之间的空隙内采用绝缘硅脂进行填充，以克服凝露现象，保证真空灭弧室的外绝缘性能。 ZW7 -40.5 型户外真空断路器配有内置式电流互感器，电流通过上出线端子引至真空灭弧室静端及动端，再通过软连接和电流互感器到下出线端子引出。内置式电流互感器型号为 LZZBJ4 - 35 型，每相有三个绕组，分别用于计量、测量和保护。 ZW7 -40.5 型户外真空断路器的传动机构包括绝缘拉杆、拐臂及导杆。通过操作手孔调整绝缘拉杆和导杆的长度，我们可以调整断路器的开距和超程。 2 ZW7 -40.5 型户外真空断路器故障现象及原因 分析 2.1 故障现象 近年来，在河南油田电网中运行的 ZW7 -40.5 型户外真空断路器共发生 7 次设备故障，占该型真空断路器总故障的 43. 8%。断路器故障情况如下。 (l)断路器爆炸。 ZW7 - 40.5 型户外真空断路器共发生 5 次爆炸，其中有 3 次是瓷柱炸裂，下瓷柱炸碎，手孔盖板飞出数十米远；有 2 次是电流互感器炸裂。断路器爆炸均发生在开断短路故障瞬间。 (2)电流互感器故障致使计量不准确。王集开关站变电值班员发现电流计量表计读数明显减少（仪表指示值不足正常值的 1/3）。检查线路负荷情况及二次回路均无异常，判断为电流互感器本身故障引起。 (3)绝缘拉杆脱落。恒山变电站曾经发生过绝缘拉杆脱落造成断路器非全相运行的故障。值班人员巡视检查时发现：站内 2 号主变 302 断路器缺相运行； C 相真空灭弧室烧毁； C 相绝缘拉杆下部（与操动 机构连接部分）黏胶脱落，绝缘拉杆与操动机构完全脱离；虽然操动机构在合闸位置，但本应在合闸位置的断路器 C 相本体断口却处于分闸位置。2.2 故障检查 故障发生后，对所有故障断路器进行了解体大修，并对断路器结构和所有部件进行了仔细分析和试验，情况如下。 (l)断路器内部进水。打开断路器顶盖，发现绝缘硅脂表面有水珠，连接上、下瓷柱的铝支架内部锈蚀严重，绝缘硅脂内混有铁锈等杂质。 (2)电流互感器变形、放电明显。故障电流互感器本体浇注部分有裂纹，下部变形凹陷，底座锈蚀（说明下瓷柱长期进水）；有明 显的放电痕迹，主要为电流互感器一次引出线对底座放电。 (3)电流互感器进出线部分的导体被断路器本体的金属部位短接了，造成一次电流被分流，影响了计量。 2.3 原因分析 (1)密封性缺陷。在检查电网中运行的同类型断路器时，发现断路器内部均有不同程度进水，表明 ZW7 -40.5 型户外真空断路器在设计上存在缺陷，不能达到完全密封。进入的水分对真空灭弧室、电流互感器、断路器内壁以及绝缘硅脂的绝缘性能造成影响，产生局部放电现象，进一步发展可能会造成绝缘击穿甚至断路器爆炸。水分产生的主要原因是顶盖等处密封 橡胶老化、密封效果下降。由于断路器内部与外界环境存在气压差，空气中的潮气通过顶盖、手孑 L等处的连接螺栓渗入，在断路器内部形成凝露，累积效应使瓷柱内部形成连续水膜，连通真空泡两端，当断路器跳闸 宁波市海曙巨龙电气厂 联系电话： 4008-549-837 传真：时，引起内部放电，继而造成断路器爆炸。 (2)电流互感器缺陷。 ZW7 - 40.5 型户外真空断路器的内置式 LZZBJ4 - 35 型电流互感器主要有两方面的缺陷： 存在绝缘薄弱环节。电流互感器本体绝缘浇注厚度不满足要求，断路器内部存在局部放电现象；一次引出线部分电场、电压分布不均匀，一次引出线根部局部放电 现象严重。 受断路器内部空间限制，电流互感器设计尺寸不合理。电流互感器进出线部分的导体被断路器本体的金属部分短接了，一次电流被分流，从而影响了计量。 (3)绝缘拉杆缺陷。绝缘拉杆是断路器分、合闸运动中的重要部件，绝缘拉杆脱落不仅会导致断路器非全相运行，甚至会造成断路器爆炸。 ZW7 -40.5 型户外真空断路器的绝缘拉杆为合成材质并外露，绝缘拉杆主体采用高绝缘强度的绝缘子芯棒，外套采用硅橡胶，两端采用不锈钢金具，金具和绝缘子芯棒采用胶装连接。对故障绝缘拉杆进行检查时，发现绝缘子芯棒只有轻微的黏 胶。分析为填充黏胶不足、黏结不牢，导致绝缘拉杆在断路器的分、合闸过程中脱落。 3 改进措施 与生产厂家一起对全部在网运行的 ZW7 - 40.5 型户外真空断路器有计划地进行了改进，以提高其气密性和绝缘能力。 (1)提高断路器的密封、绝缘性能。对断路器所有密封部位的密封圈进行了改进和更换，并在密封部位涂抹密封胶，阻断水汽进入断路器内部的主通道；同时，将原绝缘硅脂更换为质量更好的绝缘硅脂，提高了真空灭弧室的外绝缘性能，提高了断路器的绝缘性能。 (2)提高电流互感器绝缘性能。生产厂家对电流互感 器进行了改进，加强了电流互感器的外绝缘，并采用半导体材料改善电场分布，抑制局部放电。 (3)在电流互感器的一次出线端（与下出线端子的连接端）加装绝缘护套。改进后，电流表计指示值恢复了正常，有效解决了一次电流可能被分流的问题，保证了计量的准确性。 (4)改进绝缘拉杆。目前，对于绝缘拉杆脱落问题没有有效的检测手段，建议厂家对该类结构的绝缘拉杆连接部位除胶装外，应再采取可靠的防松措施。我们对新更换的绝缘拉杆，在端部胶装处再次进行机械压接，大大加强了胶装部位的连接强度。 对 ZW7 -40.5 型户外真空断路器进行上述改进后，该型断路器运行状况良好，未再出现影响正常运行的故障。 此外，在我油田近两年进行的东部电网改造过程中，将原 DW8 - 35 型多油断路器