用Excel解決電力技術問題

　　近幾年來，隨著電網的不斷建設發(fā)展，各類用戶對電壓質量和供電可靠性提出了更高的要求。真空斷路器由于滅弧能力強、電氣壽命長、現(xiàn)場維護方便、技術含量高等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)35 kV及以下電壓等級中被廣泛應用。盡管真空斷路器已經普及應用，對某些問題仍需慎重對待、正確處理，方可保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。及時發(fā)現(xiàn)查找出真空斷路器的故障點，采取積極的防范措施，對提高電網供電的可靠性是很有幫助的。現(xiàn)結合始興供電局最近發(fā)現(xiàn)的一起真空斷路器故障作簡要分析。
1 故障的發(fā)現(xiàn)
　　2007年4月8日9時10分，始興供電局一座110 kV綜自化變電站在交接班例行巡視設備時，發(fā)現(xiàn)35 kV 321真空斷路器發(fā)出斷斷續(xù)續(xù)的“吱吱”異常聲響，經過進一步觀察，確認是C相發(fā)出該響聲。值班人員用紅外線測溫儀檢查C相電氣連接點、TA及斷路器本體，溫度約16.5℃左右，均為環(huán)境溫度，外觀檢查該斷路器沒發(fā)現(xiàn)其他異常。后將321真空斷路器從電網中解列退出運行，同時通知工程技術人員到現(xiàn)場進行查測，以保證最短時間內處理故障，恢復正常供電方式。
2 故障的分析
2.1 外觀檢查和真空度試驗
　　該真空斷路器型號為ZW7-40.5，內置LZZBJ4-35電流互感器， 2005年6月投入運行。我們首先對該真空斷路器進行了絕緣電阻、真空度、接觸電阻的測試，結果表明，真空斷路器的真空滅弧室、下端絕緣套管、內置電流互感器絕緣電阻良好，而且真空度、接觸電阻也合格。從紅外線測溫儀檢測的結果可以看出，一次電氣連接點接觸良好，沒有發(fā)熱現(xiàn)象。我們繼續(xù)對斷路器的絕緣拉桿、水平拉桿、箱體進行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)斷裂、銹蝕、放電、斷銷、異物或者零部件脫落的情況，固定連接部分元件沒有松動，絕緣亦無破損、污損，密封膠圈未老化，電流互感器鐵芯的硅鋼片螺絲也上得很緊。真空斷路器發(fā)出斷斷續(xù)續(xù)的“吱吱”異常聲響是否是電流互感器二次回路開路，或者連接線松動所致？對該斷路器進行多次手動分合閘操作試驗，自由脫扣試驗，電動分合閘操作試驗，斷路器沒發(fā)現(xiàn)異常，該斷路器的彈簧儲能操作機構和機械傳動系統(tǒng)應該不存在問題。
2.2 加壓試驗
　　為了確切找出真空斷路器C相發(fā)出異常響聲的具體位置，遵循不擴大設備的損傷范圍、不加劇設備破壞程度的原則，在該斷路器分閘的情況下進行單相分段施加額定電壓22.5 kV 試驗，沒有發(fā)現(xiàn)異常響聲。
　　為了更真實反映故障，盡快找出發(fā)出異常響聲的具體位置，對斷路器進行空載送電(即只合上母線側隔離開關和斷路器)，約4 min后C相終于出現(xiàn)了斷斷續(xù)續(xù)的“吱吱”放電聲，具體發(fā)出聲音的部位在下端絕緣套管和電流互感器之間，箱體內的電流互感器響聲尤為明顯，而且隨著時間的推移放電聲越來越大，好像感覺隨時都有發(fā)生擊穿的可能。
　　真空度測試畢竟不能代替工頻耐壓試驗。真空度測試由于受測試范圍限制，必須配合工頻耐壓試驗才能對真空滅弧室作出準確的診斷。特別是對于真空泡完全泄漏的情況，試驗值會與真空度良好時的數(shù)值接近，容易引起錯誤判斷。于是決定對該斷路器在開斷狀態(tài)下進行按規(guī)程的預防性工頻耐壓試驗。
　　首先，下端絕緣套管接地，只給上端的真空滅弧室施加電壓。電壓升至95 kV 1 min后，沒發(fā)現(xiàn)異常。
　　其次，給下端絕緣套管(已包括電流互感器)施加電壓。當電壓升至58 kV時，突然發(fā)出異常的噼啪響聲，高壓試驗儀器跳閘。
　　用兆歐表測試，上端真空滅弧室絕緣電阻為2500 MΩ，下端絕緣套管絕緣電阻為0 MΩ，顯然被擊穿了。其中下端絕緣套管包括電流互感器、絕緣拉桿、套管和電流互感器之間充填的絕緣硅脂，但是外觀檢查下端絕緣套管各個部位均沒發(fā)現(xiàn)任何放電和擊穿的痕跡。由于電流互感器是內置，不方便解列，故先解開絕緣拉桿逐步測試。下端絕緣套管絕緣電阻為2500 MΩ，絕緣拉桿絕緣電阻為0 MΩ，看來故障點終于找出來了，問題出在絕緣拉桿上。把絕緣拉桿完全卸下，才發(fā)現(xiàn)絕緣拉桿下端的防護罩里面有一層碳化的粉末物。絕緣拉桿放電痕跡如圖1所示。
2.3 故障處理
　　更換絕緣拉桿后，再次對該真空斷路器的C相下端絕緣套管進行工頻耐壓試驗，未發(fā)現(xiàn)異常，也排除了由于電流互感器、絕緣硅脂局部絕緣薄弱而導致放電的原因。同時對斷路器的機械特性、斷口絕緣水平、直流接觸電阻進行了試驗，均滿足要求。
3 設備故障剖析及防范措施
　　由于放電痕跡發(fā)生在絕緣拉桿下端的防護罩里面，從外觀根本無法檢查出。而且絕緣拉桿下端的防護罩貼近箱體的不銹鋼外殼，放電發(fā)出的立體響聲從聽覺上容易誤認為是電流互感器所致。這就要求我們在查找故障點時，要充分利用試驗儀器，逐步分解查找的原因。
3.1 絕緣拉桿的性能分析
　　在斷路器合閘時發(fā)出放電聲，而在分閘時，給下端絕緣套管加至單相額定電壓，沒發(fā)出異常響聲，是因為環(huán)氧樹脂澆注的絕緣拉桿機械強度不足。絕緣拉桿是斷路器傳遞動力和絕緣的元件，是聯(lián)系斷路器本體和機構部分的紐帶。
　　一般情況下，絕緣拉桿材料采用環(huán)氧樹脂澆注，雖然環(huán)氧樹脂具有高絕緣性能，其沖擊電壓為50 kV/mm，工頻耐壓為30 kV/mm，但是由于拉桿機械強度不夠，澆注的絕緣環(huán)氧樹脂拉桿在工作時受力為瞬時突加載荷，合閘時絕緣拉桿受到各種應力，而分閘時又釋放，由于機械強度不足導致漏電距離發(fā)生微小變化，使電性能達不到要求。當絕緣拉桿、支撐桿受到拉力、壓力、彎曲力，會造成絕緣拉桿斷裂、彎曲、爆裂等質量事故。絕緣拉桿機械強度不足主要是因為材料選用或配方不合理，固化不好、配料操作時計量不準或固化時間太短、固化溫度過低，澆注時產生氣泡、裂縫、缺陷等，造成絕緣拉桿內部結構不合理。
3.2 重視設備的維護與管理
　　當斷路器發(fā)生了故障，一般會認為是設備制造質量差、檔次低，于是往往會在加強設備指標水平上下功夫。其實設備的絕緣水平等指標不可能也不應盲目地加強，對故障要具體分析，檢查所發(fā)生的缺陷是否具有普遍性。我們應該正確合理檢測斷路器，判斷斷路器在絕緣、導電、機械操作以及開斷性能方面的安全可靠性，并在長期運行中經得起時間的考驗。
　　真空斷路器的管理維護工作亟待加強。許多制造廠家都言稱自己生產的真空斷路器是免維護的，或者不檢修周期長， 電壽命長，機械壽命達10000次，加之一些用戶單位長期以來側重和習慣于檢修而疏于設備管理，因此很容易導致用戶單位放松對真空斷路器的管理與維護。事實上，所有斷路器不存在免維護，只是維護方式的轉變。由以往的定期維護轉變?yōu)闋顟B(tài)維護，由大換大拆式的粗放維護轉變?yōu)榫毦S護，其前提條件都是做好對斷路器的運行管理。當斷路器達到一定的操作和動作次數(shù)后，必然引起傳動機構的疲勞、變形、斷裂等問題。一些真空斷路器未能及時得到維護，故障就會在運行過程中暴露出來，釀成險情。
4 結束語
　　任何一種新產品、新技術的開發(fā)應用都不是萬無一失的，必然存在一定的不足之處，都有一個逐步完善的過程。目前真空斷路器的在線監(jiān)測仍無成熟的技術手段，許多科研單位對真空斷路器的在線監(jiān)測仍處于研制開發(fā)階段，制造廠家必須認真貫徹執(zhí)行全面質量管理體系，提高工藝水平，保證裝配質量，提供合格的產品。作為用戶單位應強化日常的維護檢測，發(fā)現(xiàn)隱患，及時消除缺陷，嚴格執(zhí)行電氣設備預防性試驗規(guī)程要求，保證檢修到位，確保修試質量，提高設備健康水平，絕不能對運行中的真空斷路器掉以輕心。對變電運行人員，要堅持執(zhí)行好設備巡視制度，在運行中加強對真空斷路器的監(jiān)視，密切注意設備的異常變化。特別是夏季環(huán)境溫度較高和高峰負荷時，監(jiān)視設備的運行狀態(tài)尤為重要，這樣方可確保設備的安全、穩(wěn)定、連續(xù)運行。