（国网山西省电力公司检修分公司山西太原030013）
摘要：作为电网重要的枢纽，500kV交流变电站断路器的运行关系着整个电网的运行安全。但是500kV交流变电站在实际运行中常常会有一些故障出现，这不仅影响着人们的正常生活，还给社会的经济发展带来了极大程度的冲击，因此，在500kV交流变电站运行中，相关工作人员应该给予高度重视，严格监督，对于故障的出现要及时的检查，并分析故障出现的原因，从而选择最为合适的方法解决故障，以保证500kV交流变电站安全的运行。
关键词：500kV；交流变电站；断路器；运行故障；原因分析
引言
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。500kV交流变电站在运行过程中，断路器经常会发生故障，近几年来更是屡见不鲜，这对我国电网的运行效果产生了十分不利的影响。因此，必须对交流变电站断路器进行认真考察，分析其运行状况以及发生故障的原因，进而提出行之有效的对策来帮助变电站工作人员更好地开展工作，最终促进我国电网朝着更稳定、更安全、更长远的方向发展。
一、500kV交流变电站断路器的相关原理概述
断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。当短路时，大电流产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作。断路器的特性主要有：额定电压、额定电流、过载保护和短路保护的脱扣电流整定范围、额定短路分断电流等。500kV交流变电站断路器需要做到以下的几点：①必须能对各种类型的故障进行快速地识别，并且及时地进行关合与开断的处理；②必须保证即使经过长期的负载电流，依然能将温度控制在规定范围之内；③必须保证相间端口之间的触头要达到规定的技术标准，而且要按照具体的要求来操作；④即使是在非常恶劣的工作环境之中，也要能保持良好又持续的运行状态。
二、500kV交流变电站断路器的运行情况分析
目前我国500kV交流变电站断路器的运行状况较为良好，只有少数断路器产生故障情况，但是依然不能小视这些情况。有些变电站在正式投入使用之后，初始的运行状态可能不错，断路器也能很好地发挥投切功能，但是经过长时间的使用之后，断路器的触头就容易出现一些烧伤，从而增加接触时的电阻值导致相回路的电阻值超标，使得设备不能发挥其控制作用。面对这种情况，可以采用短期或长期措施来调整，从而消除设备中一些潜在的故障因素，使得变电站设备可以处在一个长期的健康状态之下。相反，如果对这些故障采取忽视态度的话，不仅会对电力系统的稳定运行产生不良影响，更有可能会引发各种事故。因此，断路器在超高压及特高压变电站的运行中有着举足轻重的地位，必须对其加强监督与控制，决不能放松警惕。
三、500kV交流变电站断路器运行故障的原因分析
关于500kV交流变电站的断路器发生故障的原因，应该要从断路器的各方面来进行分析：
3.1断路器的典型故障原因分析
（1）GIS设备故障原因。以实例分析：2012年3月，广东惠州市500kV博罗站的220kVGIS设备发生短路故障。经调查分析发现，故障原因母线中存在一定的粉尘，其在气流及电场力的作用下，聚集在了绝缘支撑台的表面，导致B相绝缘被击穿，进而出现B相绝缘故障。发生B相故障后，大量烧蚀物形成，使得SF6绝缘气体出现劣化，最终造成三相短路。
（2）SF6断路器故障原因。以佛山500kV沧江站为例。2012年1月，沧江站3号主变压器的开关出现三相跳闸现象。分析故障原因得知，3号主变压器开关本体相的保护时间不一致，且继电器小转轴的一侧未装配到位，导致动触点21至24的复位出现异常，触点的间隙变小，该对接点受到的摇侧绝缘电阻为0，进而启动了三相不一致的出口跳闸继电器。
3.2断路器常见故障分析
（1）拒动故障原因：断路器内部空压系统储气罐或气路连接阀门未打开，导致储气罐中的气压不足，压力降低达不到分闸要求，导致断路器两相无法正常跳开，失灵启动，进而跳开了母线上所连接的开关，导致拒动故障的发生。例如，某变电站500kV某路线A相发生接地故障，5032与5033断路器出现跳闸，5033断路器A相拒动，其失灵保护重动跳5033开关三相，A、C相出现拒动，启动500kVⅡ母线差动保护，500kVⅡ母线上5012、5023断路器跳闸。经现场检查分析得知，拒动故障原因为末打开5033的B相断路器的空压系统储气罐至A、C相气路连接阀门，使得A、C相储气罐气压不足，压力降低达不到分闸要求，进而使得5033断路器A、C两相未能跳开，失灵启动，母线上所连接的开关跳开。
3.3误动方面存在的故障
误动故障原因：潮气渗入了汇控柜内的继电器端子，接通了分闸与合闸回路，引起了开关错误分合闸；受到外部震动影响，三相不一致跳闸继电器的结点出现闭合误动；分闸线圈的电源侧出现了接地导通，导致出现单相错误跳闸；机构的行程开关出现卡涩，开关发出了错误的闭锁信号等。例如，某500kV变电站一台运行中的500kV断路器突然发生跳闸，相关保护未发生动作，装置无异常。断路器操作箱A、B相跳闸灯亮，C相跳闸灯不亮，且断路器本体三相跳开。事后对相关记录进行分析，得知断路器首先是A、B相Ⅱ组跳闸出现回路动作跳闸，3580ms后断路器本体三相一致保护动作出口C相跳闸。分析原因为保护室有其他外接启动TJR的装置组屏工作，存在偶然瞬时接地；第Ⅱ组直流系统绝缘良，引起负极电压升高，TJR两端电压大于其动作电压等。
3.4绝缘方面存在的故障
开关灭弧室出现绝缘闪络；绝缘拉杆被击穿；外绝缘的水平不够，导致瓷套管发生爆炸；过电压合闸导致电阻发生爆炸事故；断路器内部的SF6气体的微水含量出现严重的超标现象等。例如，河南电网一座500kV变电站的5061断路器发生爆炸，500kVI母失压。分析断路器保护装置的动作报告得知，5061断路器B相持续有电流，跳开5062断路器，并发远跳信号跳线对侧断路器，359ms故障电流消失。其中，5061断路器在合闸位置，B相和C相损坏严重，A相基本完好。分析原因为绝缘拉杆存在绝缘缺陷。
四、500kV交流变电站断路器故障整改的对策
4.1绝缘缺陷的整改
断路器绝缘缺陷主要表现为内部的带电体对上壳进行放电，其主要原为在安装及装配内部过程中，未有效控制清洁度，使得经过多次振动后，一些异物从装配部件掉落下来，或是移到强电场区域，进而造成内部放电。因此，为有效控制绝缘故障的内部放电问题，首先就需要将内部装配及安装的清洁水平进一步提高，同时在投入运行前，进行操作冲击耐压试验，将异物尽可能清除。同时，在实际运行过程中，对GIS设备及罐式进行严格监测。发生外绝缘闪络故障的原主要是瓷套质量存在问题，在暴雨天气下，容易产生电弧贯穿性闪络。因此，为有效控制此种故障的发生，应使用外绝缘泄漏比距符合我国标准的瓷套，同时加强日常监测。
4.2要提高设备的质量
一般情况下，500kV交流变电站断路器只有气动和液压这两种操动机构，根据断路器的运行状况可以看出，气动的操动机构不容易发生故障，而液压的操动机构在经过长期的使用之后，会有漏油等问题产生，从而直接增加故障发生的几率，除此之外，其对设备的运行安全也容易产生不利影响。要解决好上述这些问题，就需要多方面进行配合。比如制造厂商要完善阀系统，严格控制零部件的材质以及工艺，同时也要严格进行检验工作，按照国家的相关规定和行业规范的标准来要求设备的质量，从而在源头上避免设备发生故障的可能。
4.3对设备的二次回路进行整改
在500kV变电站断路器中，二次回路的故障问题是最难以解决的，因为其产生故障的范围广，而且几率大。从科学角度来说，继电保护装置的性能受损、灰尘进入装置内部、回路闸线圈受损等都会导致二次回路故障的产生。因此在设备的生产过程中，相关部门要对此给予足够的重视，并且要开展具有针对性地讨论与研究，从而找到能够解决问题的可行对策。同时，在生产中也要选择高质量零件来提高元件的可靠性和安全性、延长设备的使用寿命。在安装断路器的过程中，工作人员要加强对于回路质量的控制与管理，确保构成元件的安全性能。除此之外，在设备正式地投入使用之后，电力企业依然需要对设备的运行状况进行定期检查，做好维修和保养的工作，并对相关情况进行记录，这样才能够在设备的运行之中充分发挥二次回路的功能。
五、结语
综上所述，近些年来，社会各个领域对于电力能源的需求都是与日俱增的。因此，保证电力系统的可靠与稳定运行成为了各个电力企业的主要发展目标，同时也是提高电力服务质量的最终保障。500kV交流变电站作为电网系统的重要枢纽之一，其安全性能对于整个电网系统来说是至关重要的，必须认真对待500kV交流变电站断路器的故障问题。这就对电力工作人员提出了高要求，需了解设备运行原理、特性、运行状况、故障发生原因，并采取相应的措施，加强对断路器的巡视维护和定期检修试验，从而提高设备运行的安全性和有效性，最终使电网的经济效益和社会效益最大化。
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