断路器主回路电阻超标原因分析及处理

断路器主回路电阻超标原因分析及处理

[摘要]断路器作为变电系统中重要的电能调控设备，其运行质量水平的高低尤为重要。某220kV变电站，其中一条220kV线路的LW252型高压断路器在实际运行过程中，由于负荷波动较大，动作次数较频繁，运行工作环境也变得相对较差，引起动静触头主回路电阻不断增加。结合工程运行现状及故障现象，从故障现状、故障排除、故障处理等多方面，对LW252型断路器主回路电阻值超标及温升过大故障的处理进行了详细分析研究，并采取返厂维修更换措施，有效消除了故障，确保设备的安全可靠运行。

【关键词】220kV变电站；高压断路器；主回路电阻抄表；温升；故障处理

1、引言

断路器作为电力系统中电能分配调度和保护控制的核心设备，其运行的安全可靠性直接影响到整个电网系统的供电水平。实际在进行电能分配、输电以及用电等过程中，无论采取何种导电材料作为传输媒介，其均可能由于材料存在一定电值阻，进而形成一个较为复杂的电磁环境，相应就会产生较大的热损耗，一旦断路器触头、母线联接部位由于安装质量水平、绝缘下降、误操作等原因造成其接触面不能有效接触引起电阻值不断增大，则会引起断路器主回路电阻值不断增大。热量在这些部位不断聚集，一旦其超过安全运行允许温度值时，就会使这些部位出现过热故障，轻者会引起断路器绝缘和动作性能降低，重者可能会导致电力系统大面积发生停电事故。

2、LW252型断路器运行现状分析

某220kV中枢变电站作为当地电网的重要组成部分，其总容量为480MV A，装有两台容量为240MV A的三相耦合电力变压器，电压变比为220/110/10kV。其中，252kV设备和126kV设备均为室外AIS敞开式电气设备，10kV用电缆引致室内组屏供电。该变电站在进行#2主变及相应间隔安装后，于2012年3月11日进行#2主变挂网运行，试运行各设备性能表现良好，监测监控数据信息均满足相关技术规范要求，于是正式投运。在投运后第11个月，由于该地区工业的快速发展，LW252型断路器各项运行功能参数性能均较为良好。随着地区经济的快速发展，变电站容量负荷不断增加，尤其是大量高压变频调速、整流设备等在220kV电网系统中所占容量的不断增加，对220kV侧受电侧系统的供电电能质量水平和综合调控运行水平也提出更高的技术要求。在受电侧负荷波动的影响下，出现220kV高压侧断路器不断跳闸等问题，直接诶影响到变电站220kV侧乃至整个变电站的供电安全可靠性。在现地采用相关仪器进行测量，发现220kV 侧的LW252型断路器其动静触头间的接触电阻要明显大于相关技术规范和厂家设计要求的100μΩ，尤其是某220kV线路断路器其C相主回路电阻值多次测量平均值甚至达到168μΩ，超标率高达68%，温升也明显超过GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》中规定要求的：触头最大运行温度值大超过90℃的要求，达到94.3℃。另外，从相关检测数据发现，该厂家提供的该批次252kV

高压断路器其主回路电阻均存在温升过热问题，且伴随有逐步增长趋势。

3、LW252型断路器主回路电阻超标原因分析

3.1故障数据

高压断路器在选型设计过程中，均会根据系统容量、额定电流、短路电流等进行详细的动稳定计算和热稳定校验，以确保设备在实际使用具有较高的安全可靠性。但由于生产制造、触头设计、安装调试、后期维护等多方面原因，均会导致高压断路器在使用过程中出现过热问题。为了有效解决该变电站220kV侧LW252型高压断路器主回路电阻超标及温升过快等问题，现场对存在问题和该批次高压断路器采取停电预试。进行现场反复测试，发现该批次所发的#2～#5 220kV线路断路器A相、B相、C相均存在超标问题，尤其是#4断路器其C相超标最为严重，主回路电阻达到168μΩ，超标68μΩ，超标率高达68%；同时断路器主回路三相电阻值间相差也较大，最大差值高达97μΩ。该220kV变电站母线侧断路器主回路电阻严重超标，直接威胁到该变电站乃至整个220kV输电网络的安全可靠、节能经济的调控运行。

3.2故障原因分析

为找出该变电站220kV母线侧高压断路器主回路超标的具体原因，在结合现场实际情况和现地测试数据，将故障现象和测试数据返回制造厂。按照“最小影响范围”检修原则，待备用断路器到现场后，经同意在现场进行全面完善的解体试验，经检查发现220kV母线侧高压断路器动、静触头存在明显灼烧问题。在对断路器其它结构功能进行综合分析后，现场技术人员及质量监督人员一致认为造成220kV变电站母线侧LW252型高压断路器主回路电阻超标及温升过快的主要原因为：（1）外界负荷波动较大，造成断路器操控次数过多，动作较为频繁，引起动、静触头的固定连接件发生松动，接触面接触存在不良；（2）产品结构设计和生产制造质量存在问题。该变电站其余的同厂家同类型断路器（生产批次不同）没有出现主回路电阻超标问题。

4、LW252型断路器主回路电阻超标故障的处理

从LW252型断路器主回路电阻超标故障原因分析结果可知，引起#2～#5 220kV线路LW252型高压断路器主回路电阻超标及温升过快的主要原因，是由于负荷波动及该断路器生产质量存在一定质量问题。由于#2～#5 220kV线路252kV断路器其动触头存在严重灼伤问题，结合合同要求决定进行“返厂维修”，对高压断路器动、静触头进行全面更换处理，并结合相关技术规范要求对252kV 断路器的SF6气体压力进行补气直至压力满足要求为止，并做微水试验、检漏试验等待所有技术指标性能均满足相关规范为止。目前，已处理完毕的一台（#2）断路器在满足一切并网投运技术条件的基础上，重新现地安装调试并投运，并按照GB763-90《交流高压电气在长期工作时的发热》要求，经分项温升测试后，整修后的#2断路器的主回路电阻及温升效益如表1所示：

从表1可以看出，220kV #2线路高压断路器经返厂维修并重新并网投运后，其主回路电阻测量值分别为38μΩ、36μΩ、37μΩ，温度值分别为42℃、39℃、37℃，均能满足100μΩ和小于90℃的技术指标要求。在后期运行一月过程中，分别进行3天、7天、15天和39天测试分析，没有发现主回路电阻有较大波动，温升也较为平稳。

5、结论

在变电站实际运行维护过程中，应采取多种有效的技术措施和完善检修维护制度，提高高压电气设备的综合维护质量水平，以便及时发现高压断路器主回路中存在电阻超标温升异常的安全隐患，确保整个变电站系统安全可靠、节能经济的高效稳定运行。