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ZW32-12真空回路遮断器の消弧室に関する事故分析

Felix Spark
フィールド: 故障とメンテナンス
China

ZW32 - 12真空断路器在配电网络中被广泛使用。但是,不同制造商生产的ZW32 - 12真空断路器的性能有所不同。一些ZW32 - 12真空断路器的整体性能相对较低,存在可能导致部分地区停电的操作故障[1]。户外型ZW32 - 12真空断路器具有优异的性能、长电寿命和机械寿命,并且小型化轻量化。

但在实际操作中,也可能因泄漏、短路或过载而遇到操作问题。只有通过不断总结操作经验并采取科学有效的预防措施,才能减少或避免ZW32 - 12真空断路器的操作故障。对ZW32 - 12真空断路器常见故障进行科学分析并采取一定的预防措施是减少真空断路器操作故障的有效方法。

事故发生当天有雷暴。在操作过程中发现故障开关的B相失地,导致故障断路器跳闸,故障开关后端的所有用户经历了短暂的停电。当时只能采取紧急措施,即跳开故障断路器上一级的真空断路器,断开故障断路器电源侧和负荷侧的所有接线,并在故障断路器两端跨接旁路开关,从而在短时间内恢复整条线路的正常供电。

将故障开关从杆上拆除后发现,故障开关负荷侧B相合闸和分闸时对地绝缘电阻为零,而电源侧分闸时(在拆除了断路器进出线后,用兆欧表分别测试了各相)对地绝缘电阻非零。根据描述的现象可以认为,开关负荷侧B相线路存在接地现象,而电源侧B相线路正常。此故障与负荷侧线路接地有关。

通过对开关进行拆解检查,发现B相绝缘筒灭弧室外表面有变色现象。拆解B相绝缘支撑后,发现灭弧室烧毁。灭弧室拆解部件的情况如下:灭弧室动、静触头完好,表面无明显烧痕,但表面发黑且有较厚的烟灰沉积。屏蔽筒两端各有烧痕一处,周向相对位置差约180°。

屏蔽筒静端对应烧痕位置处的静端均压罩有烧痕,动端波纹管及波纹管保护罩对应动端烧痕位置也有烧痕。陶瓷壳体在这两个烧痕对应的位置被烧坏。屏蔽筒内壁发黑,远离烧痕的外壁颜色正常。其余陶瓷壳体外表面无异常痕迹。导向套软化并向下方流动,在对应动端烧痕位置流动严重,有近似沸腾现象。固化的导向套将动导电杆固定在分闸位置。

事故现象再现与分析

从灭弧室动、静触头的表面状态来看,表明触头没有在大气环境中经历电弧烧蚀,触头应处于分闸状态;屏蔽筒内壁面发黑,是由电弧和少量空气作用形成的。屏蔽筒远离烧痕的外侧没有变色,因为不受电弧影响,表明电弧是局部烧蚀;灭弧室静端均压环与屏蔽筒静端之间的两侧间隙严重烧损,表明此处发生了电弧烧蚀;屏蔽筒动端与灭弧室动端触头后的保护罩之间的两侧间隙严重烧损,表明此处发生了电弧烧蚀。

导向套有熔化和流动痕迹,在与动端烧痕相同位置流动严重且有沸腾现象,表明该区域受到高温电弧的影响且持续了一定时间;固化的导向套将动导电杆固定在分闸位置,表明故障期间开关进行了分闸操作并且故障后开关处于分闸状态;触头表面有烟灰沉积,表明在电弧持续期间其温度较低,且在事故发展后期其表面没有电弧烧蚀。这也表明在故障后期开关处于分闸状态。事故过程应如下:

故障发生前,真空灭弧室由于某种原因漏气。虽然仍有一定真空度,但已不再满足真空灭弧室的运行条件。事故发生时,断路器处于合闸运行状态,灭弧室触头闭合。当开关负荷侧B相线路接地时,开关自动跳闸。

A相和C相灭弧室状态良好,成功完成了分断操作。B相灭弧室尽管真空度不满足运行条件,但由于在三相中性点不接地系统中,当两相分断时,第三相也必须分断,因此仍成功熄灭了触头间的电弧。

这也证实了触头表面完好,即使在边缘和角落也没有明显的烧蚀。电弧燃烧并未完全局限于两触头之间,而是有一定的扩散,导致屏蔽筒内壁变黑。由于灭弧室内处于低真空状态,真空绝缘能力极低。这导致在恢复电压下屏蔽筒与动端波纹管保护罩之间发生击穿和电弧,且电弧无法控制。

屏蔽筒严重发热,其电位发生变化,导致与静端屏蔽罩(在最薄弱点)发生击穿并产生电弧。电弧从动端转移到静端,形成从电源到地的电流路径,并维持电弧燃烧直到该开关的上一级开关跳闸,电弧才熄灭。真空灭弧室内仍有一定程度的真空,但由于故障前因某种原因漏气,已不再满足运行条件。

事故发生时,断路器处于合闸运行状态,灭弧室触头闭合。当开关负荷侧B相线路接地时,开关自动跳闸。A相和C相灭弧室状态良好,成功完成了分断操作。对于B相灭弧室,尽管真空度不满足运行条件,但触头间的电弧仍被成功熄灭。

这是因为在一个三相中性点不接地系统中,当两相分断时,第三相必然也会分断。这也证实了触头表面完好,即使在边缘和角落也没有明显的烧蚀。电弧燃烧并未完全局限于两触头之间,而是有一定的扩散,导致屏蔽筒内壁变黑。由于灭弧室内处于低真空状态,其真空绝缘能力极低。这导致在恢复电压下屏蔽筒与动端波纹管保护罩之间发生击穿和电弧,且电弧无法控制。

屏蔽筒严重发热,其电位发生变化,导致与静端屏蔽罩(在最薄弱点)发生击穿并产生电弧。电弧从动端转移到静端,形成从电源到地的电流路径,并维持电弧燃烧直到该开关的上游开关跳闸,电弧才熄灭。

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