SF6斷路器在電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，其具有優(yōu)異的電氣絕緣性能和滅弧性能，同時具有占地空間小、可靠性高、操作簡單等眾多優(yōu)點。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過繼電器保護裝置的作用，SF6斷路器切斷過負荷電流和短路電流，保證系統(tǒng)無故障部分安全運行、不受損壞，減少停電范圍，防止事故擴大。

斷路器對安裝質(zhì)量有很高的要求。由于斷路器在現(xiàn)場安裝過程中，質(zhì)量把控不嚴格，導致斷路器在投運過程中發(fā)生內(nèi)部放電故障。加強對安裝階段的監(jiān)督，總結(jié)事故經(jīng)驗，對斷路器安全穩(wěn)定運行具有重要意義，進而保證整個電網(wǎng)安全、可靠地運行。

1 典型案例分析

1.1 案例1

2017年12月某日，在對某500kV變電站充電時，19：31 5021斷路器跳閘（外加臨時保護動作），500kVⅠ母線失電，當時50531隔離開關(guān)進行合閘操作（5053斷路器及50522隔離開關(guān)在分位），50531隔離開關(guān)C相有放電現(xiàn)象，5053斷路器C相內(nèi)部有異響。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5053斷路器C相氣體壓力異常升高，二氧化硫、硫化氫、氟化氫、一氧化碳氣體含量超出正常范圍，初步判斷為該斷路器內(nèi)部放電故障。

2018年2月28日，在斷路器廠家對故障斷路器進行廠內(nèi)拆解。打開兩側(cè)封蓋后，發(fā)現(xiàn)機構(gòu)側(cè)靜側(cè)合閘電阻掉落在殼體內(nèi)部，動側(cè)觸頭脫落；非機構(gòu)側(cè)靜側(cè)合閘電阻掉落在殼體內(nèi)部，動側(cè)電阻未脫落，殼體內(nèi)部嚴重熏黑，如圖1所示。合閘電阻動靜觸頭圖像分別如圖2和圖3所示。

經(jīng)檢查，輔助斷口絕緣拉桿斷裂，合閘電阻輔助觸頭未分到位。合閘后，導致斷路器電阻斷口及合閘電阻通流約16min后合閘電阻炸裂，形成對地短路。

圖1 斷路器內(nèi)部圖像

圖2 合閘電阻動觸頭圖像

圖3 合閘電阻靜觸頭圖像

經(jīng)初步分析在安裝合閘電阻靜側(cè)時，按標準裝配作業(yè)要求，安裝人員應(yīng)使用導向銷和止口定位，確保動靜觸頭位置對中；由于安裝人員沒有使用導向銷定位，導致對中不良，并且安裝完畢后沒有經(jīng)過調(diào)整，動靜側(cè)觸頭間產(chǎn)生偏差，在合閘沖擊阻力和側(cè)向彎力的作用下，絕緣拉桿有折斷的可能性。

為了驗證對中不良是否會引起合閘電阻拉桿斷裂，廠家在廠內(nèi)裝配了合閘電阻對中不良樣機，并進行磨合驗證。樣機在進行了600次磨合后，發(fā)現(xiàn)分、合閘特性異常，開蓋檢查時發(fā)現(xiàn)，非機構(gòu)側(cè)電阻絕緣拉桿斷裂。說明合閘電阻的對中不良可能會引起電阻絕緣拉桿斷裂，驗證了故障分析的結(jié)論。

在安裝合閘電阻靜側(cè)時，在固定好位置后，將電阻動側(cè)操作至剛合位置，確認動靜觸頭的對中情況，調(diào)整對中后再緊固螺釘，將此操作定為專檢項目，裝配員和檢驗員簽字確認執(zhí)行到位；更改工裝、卡具，確保裝配對中的準確。

1.2 案例2

2017年11月16日00:51，某500kV變電站500kVⅠ母線保護動作，5011開關(guān)跳閘當天環(huán)境溫度在-15℃～-24℃。額定運行壓力下液化溫度為-27.5℃，經(jīng)過現(xiàn)場核實故障前加熱帶工作正常，壓力為0.64MPa，正常。后臺檢查無相關(guān)低壓報警與伴熱帶異常故障報文。經(jīng)過綜合分析判斷，排除因低溫液化原因?qū)е?011開關(guān)內(nèi)部放電故障。

試驗人員對5011、5021、5031和5041斷路器進行微水及分解物檢測。經(jīng)現(xiàn)場檢測，5011斷路器A相二氧化硫含量9.3mg/L，硫化氫含量為11.5mg/L，嚴重超過正常范圍，初步判斷為5011斷路器A相內(nèi)部故障。

2018年1月24日，對故障斷路器進行廠內(nèi)拆解。對近機構(gòu)箱側(cè)的密封蓋進行開蓋檢查，在導電桿屏蔽罩正下方的罐體內(nèi)表面處發(fā)現(xiàn)明顯放電痕跡及放電點，且放電痕跡呈現(xiàn)凌亂的劃痕狀，放電痕跡如圖4所示，在導電桿屏蔽罩上也發(fā)現(xiàn)了大量的白色漂浮物，同時在屏蔽罩上發(fā)現(xiàn)了直徑約2cm的孔洞，如圖5所示。由于該屏蔽罩材料為鋁，因此懷疑大部分白色漂浮物為鋁粉。

拆解過程可以發(fā)現(xiàn)各零部件連接緊密，無松動、脫落現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)有零件或緊固螺栓、墊圈缺失等現(xiàn)象，可排除由于斷路器現(xiàn)場操作而引起零部件脫落使設(shè)備發(fā)生絕緣故障的可能性。故障位置屏蔽罩、罐體尺寸滿足技術(shù)要求，可排除由于零部件加工超差而引起設(shè)備發(fā)生絕緣故障的可能性。

圖4 罐體內(nèi)表面的放電痕跡

圖5 放電后在屏蔽罩上出現(xiàn)的孔洞

為進一步分析故障原因，廠家委托某檢測公司對在故障位置收集的殘留物進行了內(nèi)部元素定性及定量分析，發(fā)現(xiàn)檢測樣品中含有大量的C、O、Ca元素，其中罐體熔融位置C含量達到36.78%，而設(shè)備內(nèi)部零部件都不含有大量以上物質(zhì)，因而判斷有外來異物分布在罐體故障位置，根據(jù)元素分析最大可能為活性有機體（昆蟲）。取故障屏蔽罩前端、罐體內(nèi)附著、熔融位置灰白色粉末狀物質(zhì)做樣品檢測。

分析結(jié)果顯示：四個檢測樣品內(nèi)部主要元素為F、Al、C，少量元素為Si、Fe、Mg、O，微量元素為Ti、Ag、Cu、S、Ca等元素。由于罐體材料為ZL104合金，屏蔽罩材料為1050鋁板，通過對照相應(yīng)標準和手冊，ZL104合金、1050鋁板所測少量元素含量符合標準要求。

根據(jù)拆解及檢測結(jié)果，判斷本次異常問題原因為：在斷路器安裝過程中，由于現(xiàn)場人員防護措施不到位，使活性有機體（如昆蟲）在套管安裝時或通過手孔進入斷路器內(nèi)部，一段時間后由于機械振動使該有機物跌落至故障位置，造成此處電場畸變，絕緣性能降低，最終導致絕緣擊穿發(fā)生放電故障。

2 經(jīng)驗總結(jié)

在斷路器設(shè)備安裝過程中，因其受安裝環(huán)境、工藝流程等影響大，其安全控制因素也非常多，無形中增加了很多安全隱患。為了有效控制安裝安全隱患，應(yīng)嚴格按照《斷路器全過程技術(shù)監(jiān)督精益化管理實施細則》中相關(guān)要求對各個階段進行監(jiān)督，同時，尤其需要加強設(shè)備安裝階段的監(jiān)督。

1）加強斷路器的驗收與保管

SF6斷路器在運輸和裝卸過程中，不得倒置、碰撞或受劇烈震動，應(yīng)安裝沖擊記錄儀。到貨開箱檢查時，驗收人員應(yīng)對照裝箱清單仔細核對產(chǎn)品零部件，各種零部件應(yīng)齊全、完好，無磕碰、損壞、丟失現(xiàn)象，出廠合格證、出廠報告等證件及技術(shù)資料應(yīng)齊全。

斷路器運到現(xiàn)場后，應(yīng)按照原包裝置于平整、無積水、無腐蝕性氣體的場地，并做好防雨措施。專用材料、絕緣部件、專用小型工器具及備品、備件等應(yīng)裝置于干燥的室內(nèi)保管；對充有SF6氣體的滅弧室和罐體，存放過程中應(yīng)按技術(shù)文件要求定期檢查其預(yù)充壓力值并做好記錄，預(yù)充壓力值有異常情況時應(yīng)及時采取措施；套管應(yīng)水平放置，避免出現(xiàn)傾倒、互相碰撞或遭受外力碰撞導致受損的危害。

2）加強斷路器設(shè)備安裝質(zhì)量管理

在斷路器安裝階段，需要健全質(zhì)量管理體系，建立安裝責任制度，將每臺設(shè)備安裝過程質(zhì)量控制安排到個人，在每道工序嚴格按照相關(guān)標準進行，完成由相關(guān)責任人進行確認簽字，監(jiān)理和施工管理人員做好旁站監(jiān)督記錄并進行簽字確認。

由制造廠負責設(shè)備現(xiàn)場裝配和組裝工作，施工單位進行現(xiàn)場配合；現(xiàn)場應(yīng)具備統(tǒng)一的安裝作業(yè)指導文件；應(yīng)全面應(yīng)用《設(shè)備安裝關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控記錄卡》，強化責任的可追溯。

3）加強對安裝環(huán)境的檢查

安裝過程中，應(yīng)在無風沙、無雨雪的天氣下進行；現(xiàn)場不允許出現(xiàn)土建、電氣交叉施工現(xiàn)象。滅弧室檢查組裝時，應(yīng)在空氣相對濕度小于80%的天氣下進行，采用防塵棚或者在移動廠房內(nèi)進行安裝，做好防塵、防潮措施，防止異物進入。進行抽真空處理時，應(yīng)采用出口帶有電磁閥的真空處理設(shè)備，防止抽真空設(shè)備意外斷電造成真空泵油倒灌進入斷路器內(nèi)部。對重要工藝環(huán)節(jié)應(yīng)由技術(shù)監(jiān)督人員進行旁站監(jiān)督并留存記錄。

4）加強對斷路器設(shè)備部件的管理

斷路器絕緣部件表面、金屬罐體內(nèi)應(yīng)無裂縫、無破損和無雜質(zhì)情況，絕緣部件連接應(yīng)牢固可靠；瓷套表面應(yīng)光滑、無裂紋和破損情況，外觀檢查有疑問時應(yīng)探傷檢驗，金屬法蘭結(jié)合面應(yīng)平整、無外傷或鑄造沙眼。

密封槽面應(yīng)保持整潔，不能存在劃痕、污漬等，密封墊不能重復(fù)使用，不能存在變形或有破損情況；密封槽面涂抹密封脂時，不能使密封脂流入密封墊內(nèi)側(cè)，防止密封脂和SF6氣體反應(yīng)。

5）加強斷路器調(diào)試階段的監(jiān)督

完成斷路器設(shè)備安裝后，最后一項試驗也是投運前最重要的一道保障，是主回路特殊交接試驗，對斷路器的整體安裝質(zhì)量及性能進行檢測。交流耐壓試驗可以檢出斷路器運輸和安裝過程中引起的機械和絕緣缺陷。老練試驗可以燒蝕設(shè)備內(nèi)細小的微粒或電極上的毛刺、附著的塵埃等。

局部放電測量有助于檢查斷路器內(nèi)部固體顆粒、懸浮部件、絕緣子上的裂縫以及導電桿、殼體上的突出物等多種局部放電缺陷。主回路特殊交接試驗的方法及標準應(yīng)按照DL/T 555—2004《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場交流耐壓及絕緣試驗導則》和GB 50150— 2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準》中相關(guān)要求。

技術(shù)監(jiān)督人員要全程做好監(jiān)督工作，監(jiān)督試驗方案、數(shù)據(jù)記錄、試驗儀器設(shè)備、試驗人員是否滿足相關(guān)標準和預(yù)防事故措施的要求。試驗過程中，需要對試驗方法、試驗數(shù)據(jù)進行嚴格的監(jiān)督記錄，確保試驗真實準確。以便提前發(fā)現(xiàn)各類缺陷，及時處理，為安全穩(wěn)定投運奠定基礎(chǔ)。

總結(jié)

斷路器出現(xiàn)絕緣問題往往會造成重大設(shè)備損壞和系統(tǒng)停電事故。斷路器內(nèi)部絕緣故障原因也不盡相同，有的是在安裝過程中異物進入導致；有的是安裝過程不到位，導致安裝缺陷；有的是在斷路器運行過程中，本體內(nèi)產(chǎn)生剝落物，引發(fā)內(nèi)部放電故障。因此，加強施工安全和質(zhì)量控制顯得更為關(guān)鍵，在安裝調(diào)試過程中嚴格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量管理體系進行，確保斷路器安裝質(zhì)量，這也是保障供電系統(tǒng)運行安全的關(guān)鍵。