摘要：通过对韶关供电局出现的35kV敞开式真空断路器绝缘下降缺陷进行分析，找出导致此类缺陷发生的主要原因，并对改进措施的原理及效果进行分析总结，对比其他型号设备的结构，提出预防此种缺陷发生的维护措施及检查方法。
关键词：35kV真空断路器；绝缘下降；缺陷分析；改进措施
0 前言
目前，韶关电网中正在运行的湖南开关厂生产的ZW7-40.5型户外真空断路器共有120多台，平均运行年限达到9年以上。2016年，多台此类型断路器出现绝缘下降缺陷，韶关供电局检修班对此高度重视，并进行了专项检查分析。
1故障情况
2016年1月，韶关局试验人员在对某变电站设备进行预试，在对某湖南开关厂生产的ZW7-40.5型户外真空断路器进行交流耐压试验时发生了C相绝缘击穿现象。根据南方电网公司预试规程，35kV真空断路器交流耐压试验电压为出厂值的80%（76kV/min）[1]，而C相主回路在电压升至40kV时电流瞬间增大，并发生击穿现象。随后，试验人员分别对真空断路器各部位进行绝缘电阻测试，最终发现为真空断路器瓷套本体绝缘下降，并通知检修人员到现场检查。
2设备情况
湖南开关厂生产的ZW7-40.5型户外高压真空断路器是以真空作为灭弧介质的户外安装、三相、交流50Hz的高压电器设备，主要用于40.5kV 级高压输配电系统分合额定电流和故障电流[2]，尤其适用于频繁操作的场所。本产品总体结构为瓷套支柱式，见图 1上瓷套为灭弧室瓷套，内装真空灭弧室，下瓷套为支柱瓷套。灭弧室瓷套及支柱瓷套内均充有绝缘性能优良的真空绝缘脂。三相瓷套共装于一个构架上，三相电流互感器安装于此构架内，并分别在三相支柱瓷套内与断路器主回路相连。该构架四周及底部均装有封板，以适用户外环境。灭弧室动端通过拐臂、绝缘拉杆与操动机构的输出轴相连。断路器分合闸操作及控制保护接线均由机构箱内的元件及端子引出，通过操动结构及传动结构实现三相联动操作。
3现场故障处理
检修人员配合厂家现场对该台断路器C相上瓷套进行解体检查，拆除上瓷套顶盖紧固螺丝时发现部分紧固螺丝力矩未达到标准要求。拆除顶盖后，发现上瓷套内部锈蚀严重，存在积水痕迹。由于此种型号的真空断路器的外绝缘采用的是液体真空绝缘脂，此种真空绝缘脂在受潮的情况下会产生绝缘下降导致绝缘击穿，所以经过与厂家讨论分析，对此相瓷套中的真空绝缘脂进行更换处理，更换后各相测试数据正常。
4故障原因及隐患分析
此次缺陷发生后，韶关局又发现2台此型号断路器发生类似缺陷。通过与厂家进行检查分析，基本确定渗水部位为瓷套顶部密封胶圈处，造成密封不良的因素主要有以下两点：
一、由于设计缺陷，顶盖紧固螺丝的松紧度会影响断路器的合闸弹跳时间。
真空断路器合闸弹跳是指断路器合闸时，真空灭弧室内动、静触头从刚接触直至稳定接触瞬间为止的过程，是真空断路器机械特性的一个重要参数，是出厂和验收单位必检的一个项目，也是评定真空断路器优劣的一个因素。
合闸弹跳的危害性是很大的。由于断路器在合闸过程中，触头间电弧会有预击穿，合闸弹跳会使触头间产生多次击穿，灭弧室内电弧能量迅速积累，动静触头容易产生熔焊现象，另外也会导致触头电磨损加重，从而缩短灭弧室电寿命；特别是在关合容性电流和短路故障电流时，触头烧损更快。合闸弹跳会使灭弧室的波纹管受到强迫振动而容易出现裂纹，导致灭弧室漏气，影响到断路器使用寿命。鉴于合闸弹跳有这么多危害，国家标准GB 50150—2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》 中规定：35kV真空断路器合闸弹跳时间应不大于3 ms。
为了减少合闸弹跳时间，不同的厂家采取不同的方法。例如，北京开关厂生产的ZW18型，上部增加一个压紧弹簧，在合闸时对真空泡起到缓冲的作用，因此顶盖的松紧度不影响合闸弹跳时间，顶盖可完全上紧密封性较好。而湖南开关厂生产的ZW7-40.5型户外真空断路器由于设计缺陷，在运行6年进行检修的过程中发现断路器合闸弹跳出现不合格现象，联系厂家后得到回复需微调顶盖紧固螺丝，使断路器合闸弹跳达到标准。而调节顶盖紧固螺丝松紧度后，顶盖密封度无法完全达到设计要求，长时间运行后，容易出现渗水现象。
二、早期产品使用的是普通平垫胶圈，质量较差，长期运行或受潮后质量劣化，逐渐失去弹性，无法起到密封作用，导致水分渗入瓷套内部。
由于上述两点原因以及南方的湿热气候，使得水分进入真空断路器的外绝缘真空绝缘脂内部。水分在电气设备绝缘脂中呈悬浮状态，这样在电场力的作用下，水会逐渐沿电力线排列成“小桥”[1]，使得绝缘击穿电压明显下降，产生上述的的绝缘下降缺陷。
经检查，韶关供电局发现的湖南开关厂生产的ZW7-40.5型户外真空断路器绝缘下将缺陷都是由以上原因造成，二其他型号的35kV真空断路器暂未发现类似缺陷，为此韶关供电局变电管理所与湖南开关长讨论，并确定力此型号开关的专项修理方案，并进行了实施，起到了良好的效果。
5改进措施
为彻底解决此种缺陷，韶关局变电管理所与厂家进行讨论，提出了多种解决方案。最终，从经济性、实用性、可靠性方面考虑，得出了一种改造方案，即更换新型防水性瓷套顶盖及胶圈，如下图。
图4 左边为新型顶盖 右边为老式顶盖
此种新型顶盖中间稍微突起，使得雨水能够从顶盖周围滑落，不至于积存在顶盖上部，大大降低了水分进入瓷套的可能性，同时此种新型顶盖重量要大于老式顶盖，配合新型胶圈能够一定程度上减少设计缺陷对断路器造成的不利影响，使得断路器既能保证合闸弹跳符合要求又能保证良好的密封性能。
目前，韶关供电局已完成对绝大多数湖南开关厂生产的ZW7-40.5型户外高压真空断路器的修理及改造工作，效果良好。并对同种类型的真空断路器进行了专项检查，暂无发现类似缺陷。
6结束语
此缺陷为一起典型的由于密封不良，部件受潮而引起的断路器故障。由于南方的湿热气候，受潮是引起一次设备故障的一个重要因素，由受潮而引起的一次设备缺陷数不胜数。近年来，广东电网公司每年都组织专门的防潮工作检查，可见防潮工作的重要性。因此，在日常的检修工作中，我们对设备的防潮性能也要倍加重视。以35kV真空断路器为例，不仅要检查本体的受潮情况，对机构受潮问题也不能放过，尤其是二次端子及操作机构受潮极易引起断路器拒动缺陷，对电网运行造成不良影响。目前，韶关供电局已对个别站的设备机构箱加装了设备防潮实时监控系统，效果良好。韶关局检修专业也在作业指导书中加强了防潮检查的相关内容。
7致谢
韶关供电局变电检修班对本文的修改提供了宝贵意见，谨此致谢。
8参考文献
[1]GB 50150-2006，《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》[S]. 中华人民共和国建设部，2006.
[2]湖南开关有限责任公司.ZW7-40.5型户外交流高压真空断路器安装使用说明书[R]. 湖南开关有限责任公司，2004.
[3]严璋、朱德恒.高压绝缘技术[M]. 北京：中国电力出版社，2002..
论文作者:纪元
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/16
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