摘 要：通過工作實踐，介紹了LW6-110型戶外交流高壓SF6斷路器存在的家族性缺陷及其造成此缺陷的原因進行了分析討論，對從業人員重視開關特性試驗，防止開關事故發生，提高斷路器技術監督水平，有實際借鑒作用。

　　0、引言

　　高壓SF6斷路器液壓機構采用的是航空油，基本上是不可壓縮的，具有傳遞速度快、延時小、動作準確、輸出力特性平穩、阻尼性好。但液壓機構結構比較復雜，元件及外接管路接頭多，管路長，死角多，管路中空氣很難通過高壓放油閥排掉，在死角處殘留的空氣會形成空氣墊，對液壓機構動作特性影響很大。每次年檢預試中都會有幾臺開關特性試驗不合格，這種因斷路器運行一段時間油路中存在空氣，造成合閘速度降低，威脅著斷路器和系統安全運行，應引起高度重視。

　　1、LW6-110型戶外交流高壓SF6斷路器試驗發現的問題

　　110kV文石線166開關使用的是江蘇如皋高壓電器廠生產的LW6-110型戶外交流高壓SF6斷路器。2000年7月8日投產以來，每次年檢預試都發現該類斷路器存在同期、合閘或分閘時間、剛合或剛分速度不合格的安全隱患問題，初次測試采用的斷路器機械特性測試儀:成都多能電力LDCⅡ型開關特性測試儀。

　　2013年04月03日，檢修公司試驗化驗班例行試驗，其中三項數據均不合格(見表1)：a)、三相合閘不同期：(不合格);b)C相剛合速度(不合格);c) C相超程70mm(不合格)。

　　表1 166開關處理前試驗數據

　　項目名稱ABC三相不同期(ms)廠家規定值

　　合閘時間

　　合閘時間≤90ms

　　合閘不同期≤5ms

　　分閘時間

　　分閘時間≤30ms

　　分閘不同期≤3ms

　　剛合速度

　　m/ m/s±

　　剛分速度

　　m/s- .5 m/s～7m/s

　　合閘最大速度

　　m/

　　合閘平均速度

　　m/

　　分閘最大速度

　　m/s-

　　分閘平均速度

　　m/s-

　　開距

　　mm-11186-104 mm～111mm

　　超程

　　mm-3970-39 mm～47mm

　　總行程

　　mm-150156-149 mm～151mm

　　為了避免測試儀器和人員測試誤差，測試儀更換為珠海恒泰GKC-HT型高壓開關綜合測試儀，現場試驗人員采取反復多次測量，所測數據基本一致，排除實驗設備和試驗人員操作不當引起數據偏差。

　　2、LW6-110型戶外交流高壓SF6斷路器故障原因分析

　　通過在166開關提升桿上安裝傳感器來測量開關行程和速度，以此做進一步的分析和判斷。根據測試儀合閘行程曲線波形圖可以看出C相的合閘速度在55ms～60ms之間時出現明顯下降(約為 m/s)，剛合速度降為，正常相B相合閘速度為左右。測試結果表明斷路器存在嚴重的安全隱患。檢查表壓為(廠家規定值為32.6 MPa±1 MPa)符合要求，那么，剛合速度降低是什么原因呢?

　　通過分析：此型斷路器管路接頭多，管路長，死角多，管路中空氣很難通過高壓放油閥排掉，在死角處殘留的空氣會形成空氣墊，造成壓力傳遞不足，從而導致C相合閘時壓力不足，合閘速度變慢，合閘時間變長。由此初步推斷C相油管路存在氣體，對液壓機構動作特性造成影響。

　　3、不合格故障處理對策與排除方法

　　通過多年對此開關檢修實踐，總結出此故障的處理步驟方法：

　　a)斷路器處于分閘狀態，斷開儲能電機電源;b)泄壓：首先用12寸板手將三級閥頂部的壓閥螺桿往下擰，同時觀察表壓開始慢慢往下降時，就停止壓閥螺桿再往下擰，當表壓降到貯壓器預充氮氣壓力(15℃)18+1.0 MPa，指針再向零壓變化的瞬間，立刻將三級閥頂部的壓閥螺桿往上擰，退回原來位置(以止位板為限);c)放掉C相合閘命令管中的氣體。因供排油閥處于C相合閘命令管的尾部，且位置較高，C相合閘命令管中的氣體主要聚集在供排油閥中，因無放氣塞，故先擰松C相合閘命令管與供排油閥間的螺絲，擰松2-3牙絲至有油排出時，合上儲能電機電源空開，起動電機打壓，使表壓力值維持在18MPa至20MPa左右，斷開電機電源，這樣既能保證液壓油不斷由高壓力處往低壓力處排泄又能保證排氣處壓力值不會太大而使供排油閥與合閘命令管的連接螺母不會被沖落，保證人身安全，與此同時通過不斷的輕敲命令管使其內部氣泡隨油流動匯集到供排油閥處，之后再不斷敲打供排油閥使累積在此的氣泡能夠隨油一同排出，持續到氣泡排盡;d)恢復已擰松的螺母，啟動電機打壓至額定值，讓油路系統靜置半小時再做試驗;e)檢查低壓油箱油位是否正常，油位較低，則補充航空液壓油，至正常油位;

　　按規定再次對166開關進行機械特性試驗，得到A、B、C三相合格的數據(見表2)。為排除偶然因素，之后還進行了多次的分合試驗，試驗數據均符合廠家技術規定。

　　表2 166開關處理后C相合閘試驗數據

　　項目名稱ABC三相不同期

　　ms規定值

　　合閘時間

　　合閘時間≤90ms

　　合閘三相不同期≤5ms

　　分閘時間

　　ms-----

　　剛合速度

　　m/ m/s±

　　剛分速度

　　m/s-----

　　合閘最大速度

　　m/

　　合閘平均速度

　　m/ -

　　分閘最大速度

　　m/s----

　　分閘平均速度

　　m/s-----

　　開距

　　mm--106-104 mm～111mm

　　超程

　　mm--44-39mm～47mm

　　行程

　　mm--150-149mm～151mm

　　4、不良機械特性對斷路器和電力系統的影響

　　斷路器分合閘三相同期差是斷路器機械特性參數其中一項很重要的技術參數，要求不同期程度越小越好。斷路器分合閘不同期，將造成線路及設備非全相接入或切除，在一定時間內造成兩相或一相運行，產生不平衡的零序電壓和零序電流，引起過電壓危及設備絕緣或影響保護裝置工作，對斷路器觸頭也會造成燒傷甚至引起斷路器爆炸。

　　三相分合閘不同期產生的原因主要是三相分閘時間或合閘時間不一致造成的。例如在合閘時，合閘慢的一相，合閘用時最長，動觸頭與靜觸頭間還會產生推斥力，電弧不能盡快熄滅，將造成動靜觸頭燒損，如果嚴重不同期，后接觸一相的滅弧室的燃弧時間過度延長，在高溫高壓的作用下，將會引起斷路爆炸。

　　速度是斷路器機械特性的另一個重要技術參數，在合閘和分閘過程中，斷路器的各個運動部件分別具有不同的運動速度，其中動觸頭的運動速度直接關系到電弧的熄滅，故用動觸頭的運動速度代表斷路器的運動速度。

　　動觸頭的運動速度是變速的，在合閘或分閘過程中的各個瞬間都有著不同的速度值。

　　從斷路器的電氣性能考慮：要控制動觸頭剛剛分開瞬間的運動速度，使其在短時間內獲得較大的觸頭斷開距離，迅速拉長電弧，縮短燃弧時間，從而提高弧道的絕緣強度恢復速度，保證斷流容量，減輕觸頭表面灼傷。同樣也要控制動觸頭剛剛閉合瞬間的運動速度，以保證合閘能量，縮短燃弧時間，防止觸頭表面灼傷或熔接。

　　從斷路器的機械性能考慮：要控制動觸頭的最大合閘和最大分閘速度，防止運動機構受到過度的機械應力，造成部件損壞或縮短運動機構的使用壽命，同時避免觸頭產生彈跳現象。因此制造廠及狀態檢修規程規定了斷路器的剛合速度、剛分速度、最大合閘速度、最大分閘速度。

　　在無電壓狀態下，只能測量從發出命令(合閘或分閘電路接通)起，到斷路器動觸頭和定觸頭剛剛接觸或剛剛分開為止的一段時間，也就是合閘時間和固有分閘時間，動作時間的長短關系到迅速切除電力系統故障和迅速恢復電力供應，特別是分閘時間還直接影響到斷路器的滅弧性能和電力系統的穩定。因此，制造廠及狀態檢修規程規定了斷路器的合閘時間和固有分閘時間。

　　5、行程 超程 剛合速度 合閘時間之間的關系

　　斷路器的合閘和分閘動作時間與運動速度密切相關，當行程合格，且運動速度符合規定時，動作時間也能夠符合規定，但合閘時間符合規定未必剛合速度就能符合規定。

　　如166開關處理前測試C相合閘時間為，符合廠家規定≤90 ms的要求，合閘時間是合格的，但剛合速度卻為，不符合廠家技術要求規定的4m/s±范圍，動作時間符合規定卻不能肯定瞬間運動速度也能符合規定。

　　在本次166開關處理后測試剛合速度為，符合廠家技術要求規定的4m/s±范圍，合閘時間為 ms，也符合廠家規定，這說明運動速度符合規定，動作時間也能夠符合規定。

　　原因分析：做開關特性試驗時，有些專業人員認為只做時間這一項就可以了，時間合格，速度就自然合格，這種認識是錯誤的。所以對于開關特性測試，同期、速度和時間都要測試才能全面鑒定開關的性能和健康狀況，才能對開關做出正確的狀態評價。建議先測速度后再測時間，以免由于調整速度而重新進行時間測試。

　　從本次測試反映出來的問題來看，測試的超程數據并不能真實反映開關內部超程的真實情況。當放氣后，剛合速度合格了，超程也變為合格了。這是因為超程是通過動觸頭插入過程中的平均速度與插入時間相乘算出來的，只有當剛合速度合格了，儀器計算出的插入行程才會合格，所以在剛合速度不合格時，測出來的超程是不真實的。

　　6、結語

　　在2013年的年檢預試工作中又一次發現有3臺該型號斷路器存在該類缺陷，雖經過處理合格，但經過一段時間運行，油管路中又會出現氣體，已反映出這類斷路器存在嚴重的家族性隱患，如果在試驗周期內因油路中出現氣體造成斷路器合閘速度顯著降低，將會導致燃弧時間過長，觸頭表面灼傷或熔接，甚至產生斷路器爆炸事故。因此我們認為對該型號斷路器最好更換為彈簧機構的斷路器，如不能夠更換，做以下處理：

　　a)建議在停電檢修中應加強對開關速度、時間、同期、行程、超程、彈跳等特性參數的全面測試，并縮短檢測周期;

　　b)在每次測試中注意保存波形圖和歷次測試數據。認真分析斷口波形圖和行程曲線，從斷口波形圖上觀察分析有無動靜觸頭不對中引起的彈跳現象;從行程曲線圖上分析動觸頭在運動過程中有無卡澀和停頓現象。