摘 要：在电力运行系统中，高压断路器担负控制和保护的的重要任务，在负荷状态下能够接通或断开电路，一旦发生短路故障还可自动开断电路，从而确保电力系统的正常运行。为此，必须要做好高压断路器的运行维护工作，只要保证供电的持续性，才可以提高电能的质量。故现本文先着手分析高压断路器的常见故障问题，再对其的预防故障以及运行维护进行探讨，旨在提高电网供电的可靠性。
关键词：高压断路器；故障分析；预防措施；运行维护
前言
高压断路器作为供电网的重要设备，其机构的可靠动作直接关系到系统的安全运行。所以，对高压断路器的运行状态优劣必须要有一定的了解。就目前来讲，在电力运行系统中，高压断路器多选用真空断路器、SF6断路器和全封闭组合断路器（GIS），但因采用灭弧介质存在差异，以致在结构及性能方面也不一样。不管是那一种，通常较易发生故障的部位是操作机构、传动机构或控制回路，在实际运转时，一旦发生机构失灵，必定导致越级跳闸，扩大故障范围，甚至停电。因此，必须要对引起高压断路器机构故障的原因有充分的掌握，才能做好运维工作及相关的预防措施。
1 高压断路器在运行中较易出现的故障分析
1.1 绝缘故障
在高压断路器的故障当中，绝缘故障问题是较常发生的，究其原因有两个：其一，在绝缘件设计和制造方面存在质量问题，如拉杆一旦出现拉脱，就会导致动作时操作不到位；其二，在安装、调试、检修过程中，如果工装工艺操作不当或者断路器内留有异物、剥落物，都会引发放电问题发生。因此，除了对高压断路器的外购件进行严格的检验外，在工装工艺过程中，还要认真细致做好装配工作，以杜绝断路器的绝缘故障隐患。
1.2 拒动、误动故障
拒动、误动故障通常指高压断路器拒分、拒合和不该动作时的故障。其中拒分故障最为严重，约占同类型的50%以上。由于在生产制造时或者安装、调试、检修过程中存在质量问题，引起机械故障，如机构部件变形、位移、轴销松断或卡涩等；还有在电气控制和辅助回路方面的故障，都会引发断路器的拒动故障出现。另一方面，二次回路故障、液压机构故障以及操动机构故障都会引起高压断路器的误动问题发生。故高压断路器在设计制造、安装工艺等环节尽可能排除人为因素，以防患于未然。
1.3 开断和关合故障
开断和关合故障主要在油断路器开断时，由于喷油短路、灭弧室烧损严重、断路器开断能力不足、关合速度后加速偏低等原因造成的。所以，高压断路器在安装、检修、调试的环节操作时，必须注重油断路器的排气方向、动静触头打磨、灭弧室异物排除、断路器开断能力的核定与选型、合分速度特性的调整等问题，进而避免开断与关合故障问题出现，良成不可挽回的后果。
1.4 截流故障
截流故障多数是由于动静触头或隔离插头已存在接触不良，或者长期在大电流的作用下出现过热现象，导致触头松动脱落，甚至烧融、烧毁而引发的。触头接触不良
这是因断路器装配时，如果动、静触头无完全对准或者出现偏差，在机构动作时就会引起灭弧室喷口与静弧触头碰撞而出现喷口断裂以致开关故障。为此，高压断路器在触头弹簧的材质选择方面要把好质量，以及调好热处理和触头的压力，从技术质量上排除截流故障的隐患。
1.5 外力及其他故障
外力及其他故障通常是由于气动机构的漏油、漏气、部件损坏以及频繁打压、不可抗拒的自然灾害等问题引起的。这多数是密封圈出现老化损坏、压力泵接头质量问题、传动部件机械强度不够或者装配水平有限等，且检修工作不到位隐患发现不及时，最终使断路器缺陷加剧而导致故障发生。
1.6 隔离开关故障
隔离开关引起的故障也会威胁着运行的安全性，如触头接触不良或机构卡涩，以及绝缘子断裂、局部过热烧融等问题仍然困扰高压断路器的运维工作。故此，必须从高压断路器的设计及制造根本上入手，同时在运维、检修和管理的各个环节中双管齐下，予以预防、控制。
2 高压断路器信息化故障诊断应用
2.1 运用人工神经网络进行诊断
在高压断路器的故障诊断中，可以通过人工神经网络模拟人脑结构和人类的整个辨认能力，进一步形成对电路的信息处理，同时内存储备量大，技术性能极强。但应用人工神经网络进行诊断前，须在出现故障的成因先进行分析，并结合故障的征兆创建完整的神经网络模块，然后根据实验判断故障诱因。该诊断方法成效较高，且操作简单，在运用时只需进行大量的数据分析以提升故障诊断的准确率。
2.2 运用专家系统进行诊断
随着科学技术的不断发展，在高压断路器的故障诊断中，专家系统诊断方法比人工神经网络更胜一筹，已被广泛应用。因其是根据专家的理论及丰富的经验建立完整的理论体系，进而通过计算机汇编成专家数据库系统，再利用这个知识库、推理机、获取知识的模块和解释界面展开故障诊断，故诊断准确率又快又高。如在某些因运行时间太长而引起的较难诊断的热故障，此专家系统便能够快速查找出来。所以，目前在高压断路器故障诊断工作中，都是应用专家系统诊断方法作为预防措施。在应用的过程中，还可以不断完善专家库的知识面，并可通过VisualBasic语言进行程序编写，实现人机对话，从而方便检测人员与专家系统进行更多的沟通，使高压断路器更加可靠运行。
3 高压断路器故障预防技术及运维措施
3.1 高压断路器操动机构方面
（1）加强检查运维工作。首先要保证箱体内部干净无杂物，并关好机构箱门，还要做好防尘防水以及通风防潮工作。以免线圈、端子排等因受潮而结露、生锈，特别是液压机构箱，还要做好隔热防寒的技术措施。
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（2）对辅助开关也不能忽视，装配时必须坚固以免由于反复操作而出现松动变位；还要注意其触点是否灵活，切换是否可靠，否则应及时调整或更换；还有辅助开关与机构间连接的松紧度以及通电时间须符合标准；应及时检查连杆锁紧螺母是否拧紧，是否已做好放松措施。
（3）认真检修断路器操动机构后，还要对操动机构脱扣器的动作电压进行测试，须控制在30%～65%的范围内，如处于80%或85%的额定操作电压时，检查合闸接触器动作能否灵活且吸持牢靠。
（4）对于分、合闸铁芯也要进行检查，看是否动作灵活以及有无卡涩，有效避免拒分或拒合故障。
（5）如果断路器需要深度检修时，还要对液压机构分、合闸阀的顶针进行仔细检查，看是否松动或变形。
（6）对于备用的断路器，必须定期检测分、合闸操作机构是否动作灵活。还有，处于温度较低地区要做好防寒措施，以及检测其低温时操作性能是否正常。
（7）在冬季或低温季节，还需为单机供气的气动机构做好防寒保温措施，以免控制阀由于结冰而出现拒动故障。还要对气动机构的各个运动部位做好润滑工作。
3.2 防范高压断路器灭弧室烧损甚至爆炸问题
（1）为保障高压断路器的可靠运行，每年必须定期按或许发生的系统最大运行方式和选取的各种运行模式，对开关设备安装地点的断路电流进行核算。若测试中，断路器的实际短路开断电流出现不达标，就必须根据实际情况及时进行“限制、调整、改造、更换”措施保证安全运行。
（2）要注意油断路器灭弧室的油位，不能过低，如出现渗漏油现象，须马上处理，防止缺油运行。如果油断路器出现开断故障，对喷油及油位进行检查，若喷油利害，须及时查清诱因并进行处理。
（3）断路器要坚持“应修必修，修必修好”的原则，须定期进行周检以及短路开断的状态检查，做到及早发现及早处理。
（4）若断路器的液压操动机构出现打压频繁或突然失压状态，则马上进行停电检修；如要带电操作的，相关检修人员必须做好防慢分措施，避免灭弧室引起爆炸。
3.3 做好高压断路器进水受潮策略
（1）在72.5kV及以上新装电压等级少的油断路器前，必须仔细检查铝帽处，查看是否存在砂眼，还有密封的端面是否平整，并根据实际情况加装防雨帽等。在投入营运一年后，除按以上方法运维外，还应对呼吸孔进行检查，以及查看是否被油漆等物堵死。
（2）对于40.5kV电压等级多的油断路器来讲，须在套管连接部位、限位螺钉、中间联轴孔堵头、防爆孔等多处做好密封处理，且不能有损坏或变形情况出现。
（3）要做好液压操动机构储压缸氮气室的防锈工作，还要选用微水含量＜20μL/L的高纯氮作为气源。
（4）断路器的定期预防性试验是非常必要的，在雨水较多的季节，还要加大检查力度，尤其是油断路器，必须做好绝缘油的检测工作。
（5）在洞内安装的断路器，须做好防潮措施，确保洞内干爽及通风，否则潮气入侵就会出现灭弧室凝露的问题。
3.4 预防高压断路器爆炸事故发生
（1）要做好现有的SF6断路器运维及检测试验工作，预防因运行质量不过关而导致故障出现。
（2）在运维检修时，要对断路器操动机构进行分、合闸最低操作电压试验，预防液压操动机构漏油、慢分闸以及非全相分、合闸事故。
（3）要做好防潮或防进水措施，以避免因进水受潮引起的断路器爆炸，
（4）400V母线和断路器要做好绝缘水平措施，加装热缩护套，并做好高压断路器的红外测温以及选好动力柜。
（6）用热工仪表定期对断路器本体和液压系统用的压力表、温度表等进行校验。
3.5 加强防污闪、断路器套管及支柱绝缘子问题措施
（1）根据设备运行状态的防污闪措施：①瓷套或支柱绝缘子要定期清洗；②在室外40.5kV及以上电压等级断路器的瓷套或支柱绝缘子上涂PTV 硅有机涂料或采用合成绝缘子及增加爬距；③采用加强外绝缘爬距的瓷套或支柱绝缘子；④采用措施防止断路器瓷套渗漏油、漏气及进水；⑤新装投运的断路器必须符合防污等级的要求。
（2）要对瓷套和支柱绝缘子定期做预防性试验，尤其雨季，对绝缘油进行绝缘监察，做好预防措施。
（3）新装72.5kV及以上电压等级断路器的绝缘拉杆前，先严格检查是否有开裂起皱、接头松动及超过允许限度的变形，还要做泄漏试验和工频耐压试验。如绝缘拉杆出现受潮，在烘干处理后，须做泄漏及工频耐压试验，还未达标的须更换处理。
（4）充胶（油）电容套管须做好防潮及防进水措施，如出现胶质溢出、开裂、漏油或油箱内油质变黑须马上处理或更换。在进行大修时，也要检查电容套管的芯子是否松动，以免脱胶。
（5）装配过程中，须仔细检查橡胶密封圈有无出现位移、龟裂、变形或损坏，在绝缘套管和支柱绝缘子各部位连接的密封圈压紧时用力要均匀，否则会因压缩量过大而出现永久性变形或损坏。
4 总结
在高压断路器的运维工作中，要切法采取高效的预防措施，不仅在产品质量上予以控制，还要在故障问题出现的各种情况加强技术控制与管理，并不断加大巡查力度，以及检修人员的综合素质和操作技能，以有效降低故障发生率，保障供电系统运行的安全可靠。
参考文献
[1]杨大锟,张姝,田晓越.高压开关设备标准解读[M].中国电力出版社，2016.
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[3]洪清建.高压断路器故障范围(点)定性与原因分析[J].中国高新技术企业，2014（15）：126-127.
论文作者:张飞翔,
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
标签：断路器论文; 故障论文; 高压论文; 机构论文; 绝缘子论文; 措施论文; 工作论文; 《中国电业》2019年第11期论文;