摘要：随着我国电力事业的迅速发展，人们对于电力系统可靠性和安全性的要求越来越高。电力设备正朝着大型化、自动化和智能化的方向发展。高压开关是电力系统中最重要的控制和保护设备，在电网中的作用至关重要，其故障带来的后果是十分严重的。本文对高压开关中高压断路器的特点及故障进行了分析，并提出了解决方案，以供参考。
关键词：断路器；操动机构；弹簧
1高压开关概述
高压开关是指主要用于关合与开断正常或故障电路、或用于隔离高压电源的电器设备。主要有隔离开关、负荷开关、接地开关及断路器，这几种开关在电力系统中不可缺少，但重要的还是断路器，它是各类开关中的核心元件。通常将额定电压为3kV及以上主要用于开断或闭合电路的高压电器称为高压断路器。在高压断路器中，又分室内用断路器及室外用断路器。平时使用较多的是室内用真空断路器，真空断路器是以真空作为灭弧和绝缘介质，在真空容器中进行电流开断与闭合的断路器。本文主要介绍室内用真空断路器。
2高压断路器的特点
高压断路器是发电厂、变电所及电力系统中最重要的控制和保护设备，其运行、维护和检修情况与电力系统的稳定运行密切相关，断路器能够开断、关合及承载运行线路的正常电流，也能在规定时间内承载、关合及开断规定的异常电流，如过载电流和短路电流。因此，断路器的主要功能是：
2.1控制作用：根据电网运行需要，断路器把一部分电力设备或线路投入或退出运行状态转为备用或检修状态。
2.2保护作用：当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。
2.3安全隔离作用：将检修设备或安装设备与高压电源隔离，以保证检修安装人员及设备的安全。
3高压断路器常见故障分析
3.1操动机构缺陷包括电磁机构、弹簧机构和液压机构，现场统计表明，操动机构缺陷是操动失灵的主要原因，大约70%左右。对电磁与弹簧机构，其机构故障的主要原因是卡涩不灵活。造成机构故障的另一个原因是锁扣调整不当，运行中断路器自跳多半是此类原因。对液压机构其机械故障主要是密封不良造成的因此保证高油压部位密封可靠是特别重要的。
3.2断路器本体的电器缺陷造成断路器本体操动失灵的缺陷皆为机械缺陷，其中包括瓷瓶损坏、连接部位松动，零部件和异物卡涩等。为避免运行中灭弧室的油漏进三角箱，一般都把导电杆动密封调得很紧，当夏季气温上升时，动密封往往会把导电杆抱住，当断路器接到分闸命令时，导电杆运动要克服此抱紧力，往往晚几十至几百毫米才能完成分闸动作。对这种“晚动”现象，在事故后仅检查断路器不易查出，只有看故障录波图才能发现。
3.3断路器的操作电源缺陷也是造成操动失灵的原因之一。在操作电源缺陷中，操作电压不足是最常见的缺陷，其原因多半是由于电站采用交流电源经硅整流后作操作电源，在系统发生故障时电源电压大幅度降低，或虽有蓄电池组，但操作电源至断路器连接线压降太大，使实际操作电压低于规定的下限，例如某变电站所因一条配电线路发生故障，断路器在重合闸时爆炸，这是由于硅整流电源由本变电所供给当线路故障时，母线电压降低所致。
4高压断路器常见故障解决方案
4.1 检测与诊断
造成断路器合闸失灵的原因是多方面的。归纳起来不外乎有两方面的原因：一是电气二次回路故障，一是开关和操作机构的机构械故障。
（1）当控制开关扭到“合闸”位置，红绿灯指示不发生变化，绿灯仍闪光而红灯不亮，合闸电流表无摆动，喇叭响，此种现象已说明操作机构没有动作，问题主要在电气二次回路上。合闸保险熔断或接触不良。合闸母线电压太低，如果合闸母线电压太高或太低，110%U额<U合母<80% U额均会造成断路器拒合。合闸操作回路元件接触不良，同样会造成二次回路不通而发生拒合现象。
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（2）当控制开关扭到“合闸”位置，绿灯灭后复亮或者闪光，合闸电流表有摆动，此种原因可能有两个方面：一是合闸电源电压太低，导致操作机构未能把开关提升杆提起，传动机构动作未完成；二是操作机构调整不当，如合闸铁芯超程或缓冲间隙不够，合闸铁芯顶杆调整不当等等。
（3）当控制开关扭到“合闸”位置时，绿灯灭，红灯亮以后又灭，绿灯闪光，合闸电流表有摆动，此情况说明开关曾合上过，因机构的机械故障，维持机构未能使断路器保持在合闸位置。
（4）如果电磁操作机构在合闸时开关出现“跳跃”此现象多属开关常闭辅助接点打开过早；或是传动试验时，合闸次数过多，致合闸线圈过热等原因而造成。
4.2 处理步骤
（1）先判定是否属于故障线路，保护后加速动作作跳闸。对于没有保护后加速动作信号的线路断路器，操作时，如合于故障线路时，断路器跳闸时无任何保护动作信号，若认为是合闸失灵，再次操作合闸，会引起严重事故。只要在操作时，能按规程要求的要领进行操作，同时注意的表针的指示情况，就能正确判断区分。区分的依据有：合闸操作时，有无短路电流引起的表计指示冲击摆动；有无照明灯突然变暗、电压表指示突然下降。若有上述现象，应立即停止操作，汇报调度，查明情况。
（2）判明是否属于操作不当。应当检查有无漏装合闸熔断器，控制开关是否复位过快或未恢复到位，有无漏投同期并列位置（装有并列装置者），检查是否按自投装置的有关要求操作（装有自投装置者）等，如果是操作不当，可立即纠正，再继续操作。合闸操作时，如果并列装置的投入位置不对，也会合不上闸。例如联络线路上不带电，如并列装置投在“同期”位置上，而没有改投到“手动”位置，因为线路上没有电压，合闸回路不能接通（同期继电器触点不闭合），就合不上断路器。
（3）检查操作合闸电源电压是否过高或者过低，检查操作、合闸熔断器是否熔断或接触不良。对于弹簧操动机构，应检查弹簧储能情况。如有上述问题，应调整处理正常后即可合闸送电。直流电压过低，使合闸接触器及合闸线圈因电磁力过小，而使合闸不可靠。电压过高，对于电磁操动机构和弹簧操动机构，它们的机械动作可能因冲击反作用力过大，使机构不能保持住而合不上。
（4）如果以上情况都正常，应当根据合闸操动时，红、绿灯指示的变化情况，合闸电流表指示有无摆动，合闸接触器和合闸铁芯动作与否，判明故障范围。判断故障范围，主要是区分电气二次回路故障，还是操动机构机械故障。缩小查找范围，直至查明并排除故障。
应当注意，检查处理断路器操动机构问题，应拉开其两侧隔离开关。
4.3 确定故障处理
根据以上分析，可以再次操作，看合闸接触器、合闸铁芯是否动作，查明故障（就地控制的断路器，可以直接用此方法）。
（1）合闸接触器（电磁机构）、合闸（弹簧机构）不动作，属二次回路不通。可以使用仪表测量的方法，查出回路中的断线点。
（2）合闸接触器已动作（电磁机构）、但合闸（弹簧机构）未动作。原因有：合闸熔断器熔断或接触不良，无合闸电源，合闸接触器触点接触不良或被灭弧罩卡住。
（3）合闸铁芯已动作，若机构动作但仍合不上，一般为机械问题。若机构不动作，问题可能是合闸铁芯顶杆尺寸短、行程不够。
结束语
随着电气设备的大量增多和广泛应用，要保持电气设备的正常运行，必须及时地排除故障，电气事故的发生往往是从电气设备某一元件的故障开始，对事故发生的现象作出及时、准确的判断，采取有效科学合理的处理方法防止引发一系列的故障。
参考文献：
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[4] 芮静康.常见电气故障快速诊断与维修[M].第二版.北京：机械工业出版社，2010.
论文作者:张芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
标签：断路器论文; 机构论文; 故障论文; 操作论文; 动作论文; 电压论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第26期论文;