中国电力技术装备有限公司 尹 航

当前，我国社会经济快速发展，与此同时科技水平相较以往也得到了质的飞跃，这也促使电力能源方面的需求不断增加。变电站主要指的是降压变电站，为给较远的区域输送电能就必须升高电压，促使其成为高压电，当到达用户的区域后，再结合实际的需求降低电压，而所有工作的开展都离不开变电站，可以说其发挥的作用较为关键。

1 500kV 交流变电站断路器的相关原理概述

总的来说，断电器的构成部分主要包含触头、灭弧、操作系统以及脱扣器和外壳等，一旦有短路的情况发生，大电流所产生的磁场会将反力弹簧克服，随即脱扣器将会拉动操作机构，促使其做出相应的动作，而之后开关就会出现跳闸的情况。如果过载，就会加大电流，就会引起发热的情况。同时，双金属片变形达到一定的值就会对机构的动作加以推动。断路器包含了以下特点：过载断路保护、额定电压、电流等。500kV 交流变电站断路器需要达到以下的标准：一是在短时间内识别各类型的故障，并及时作出处理反应。二是要保证即时负载电流长时间经过，并且可以对温度进行有效的控制。三是相同端口之间的触头要一致于标准，所有的操作必须严格具体的标准和要求进行。四是适合所有环境，且运行状态不受恶劣环境的影响。

1.1 基本原理

断路器失灵保护是在线路，以及元件出现故障的时候立即将保护措施触发，立即将开口的断路器跳开，其根本原理在于在发生故障的第一时间将保护措施启动，跳开断路器，结束断路器拒动。这样的情况下，保护出口的继电器不返回，与断路器的拒动相别相结合对电流进行有效的判别，从而进一步启动失灵保护。由于整定的时间存在一定差异，因此首先要跳开母线开关，随后在跳开上面的其他断路器。

1.2 保护配置

一是在选择保护装置的过程当中，一般情况下都是进行两种保护装置的选择。但是需要注意的是所选择的这两种保护装置原理要做到不同，厂家也应当有所差异。二是线路需要配备双保护，两侧的位置更需要配备远跳保护。每一个断路器都需要配备断路器保护，并配备重合闸。三是变电站内的主变压器保护必须配备电量保护以及非电量保护。其中，电量保护要配备两套，非电量保护需要配备一套。四是在500kV 电力网当中必须装设断路器失灵保护，从而为电网的有效运行提供便捷。五是运用后备的方式来保护线路设备和电力设备。六是如果断路器与电流交互器存在故障，不可由该回路保护切除，这就会导致保护死区形成，而其他相关保护将故障切除之后停电的范围也会持续性地扩大，从而对电网的运行带来负面影响。七是可以分相进行操作的断电器，可以只考虑单向跳闸拒动的情况。

2 500kV 交流变电站断路器的运行情况分析

当前，500kV 交流变电站断路器从整体的运行来看处于较好的状态，断路器故障发生的概率相对也比较低，尽管如此依旧不能放松警惕。一些变电站在使用之后可能最开始有着较为优异的运行状况，断路器的投切功能也能完全发挥出来，但使用时间不断增加的同时，断路器的触头位置难免会有烧伤的情况存在，而这样一来，接触的时候电阻值就会上涨，也会导致相回路的电阻值超出规定的标准，设备的控制作用也难以完全发挥出来。基于这一情况的解决，可以分为以下两方面，即实施短期措施和实施长期措施，以此将设备中可能引发故障的一系列不利因素彻底排除，为变电站的良好运行打下坚实的基础。由此可以明确，在高压变电站运行的同时断电器较为森关键，要加强力度控制断电器并对其实施全面监督。

3 我国电网中高压断路器的作用

3.1 调节作用

高压断路器属于开关设备的一种，可以进行调节也可以进行控制，也正因如此，其可以与电网的实际需求相结合进行电力设备的设置，并且投入电力线路等，以此来对设备供电需求进行科学调节。

3.2 故障切除作用

高压断路器可以有效切除故障，电力系统当中如果线路或者是设备出现故障时，在继电保护的影响之下，可及时明确故障错在的位置并立即对其进行消除。

3.3 安全保护作用

高压断路器这一开关设备是可以进行调节的，所以相关人员要想保护电力设备，可将高压断路器或者是其他开关设备关闭，以此来隔离高压电源。

4 500kV 交流变电站断路器故障发生的原因和整改对策

4.1 500kV 交流变电站断路器故障原因分析

在对其故障原因展开分析的过程当中，需要结合以下几方面进行。

4.1.1 GIS 设备可能存在的故障

对照组：对对照组疑似乳腺癌患者实施钼靶X线检查患者在诊断过程中保持仰卧体位，前胸紧贴线圈槽，对冠状位、矢状位和横断位进行常规扫描，对静脉进行强化扫描，主要观察患者乳房内的乳腺是否存在肿块，如果存在肿块，则观察肿块的体积、形态、结构及钙化情况。

在这一方面的故障当中，最普遍发生的就是绝缘故障，而引发此种故障的原因包含了使用不适当的技术，或在施工的过程当中存在人为的操作失误。但从实际来看，该故障的发生并不是GIS 设备自身有问题发生，主要是在于运行的过程当中不注重有效地维护。对于电力企业而言，在平时运行的过程中是明令禁止这一情况发生，相关人员也应当以较高的标准来要求自身的操作。除此之外，出现故障的原因还包含现场安装工作不够到位，如未能完全清理现场就进行安装，从而导致变电站内部存在非常多的灰尘，引起短路的情况发生。并且如果选取不适宜的安装工艺，以及安装人员的操作与规章标准存在较大出入，也会导致隔离开关的插入深度未达标，从而引发短路的情况。在运行的过程当中，相关人员要加强此方面的管控。

4.1.2 拒动方面存在的故障

在正常的情况之下，断路器内部空压系统的储气囊应当处于封闭的状态，但是也会在一定程度上出现漏气的状况，一旦漏气，在短时间内，储气罐当中的电压就会不断下降，分闸的目的就无法进一步实现。除此之外，还会导致无法实现设备两相地跳开，启动就会处于完全失灵的状态，这也就会直接导致拒动故障出现。对此，气压如果与规定值存在较大的差异，就会引发拒动故障，也无法支撑设备的顺利运行。

4.1.3 误动方面存在的故障

如果变电站断路器设备处于恶劣的环境下运行，尤其是处于环境较为潮湿，那么湿气在设备运行时就会渗入，如果连接合闸或者是分闸就会引起开关错误的情况或者是开关分合的状况。不仅如此，变电器的短路设备所处的环境外部经常会发生振动，而一旦振动出现，很易引起三相不一致的状况，引发闭合误动。最后，在分闸线圈中如果电源一侧接触到地面，也会导致误动故障[1]。

4.1.4 绝缘方面存在的故障

在变电站当中如果灭弧室的绝缘拉杆或者是网络被击穿，也会在一定程度上引发故障。

4.1.5 直流系统接地故障危害

如果500kV 变电站的直流系统有接地的状况发生，如果没有出现系统短路电流，那么直流系统的运行就可以继续保持。因此，相关人员必须前往现场，找出接地点，并将故障消除。且如果直流系统另一点也发生接地的情况，就会导致断路器等装置误动或者拒动的情况发生，直流系统也会出现短路的故障。严重甚至会将继电器或者是熔断器直接烧毁，对整体的运行带来严重的安全威胁。因此，变电站要想处于安全的状态下持续运行，首先就需要找出直流系统接地发生故障的位置，相关人员在平时也需要加大力度实施有效的监测，方便及时找出故障并采取对应的措施。

直流系统在运行的时容易受多方面因素的影响，如空气湿度、温度等，这也是引发一系列问题的根本所在，而一旦电缆绝缘出现破损或者是接地端子有松动的情况出现，就会直接影响到系统的绝缘能力。500kV 变电站直流系统接地故障发生的原因包含：一是在处理直流电缆线路的时候采取的方式不够科学合理。二是直流系统元件上掉落了金属物件。三是直流系统如果运行环境较为潮湿，潮气侵蚀了设备或者是二次回路也会导致故障发生，加上如果未能密封直流系统会存在进水的情况。四是直流设备和二次回路存在老化的状况，相关人员维修以及保养工作未能贯彻落实导致故障出现，并对系统的绝缘性能带来消极的影响。五是直流系统接线存在错误的情况，或者设备元件以及二次回路未能采取合理的方式进行组装、连接，均会导致故障发生。

4.1.7 接地故障查找

如果直流系统有接地故障发生，相关人员必须对引发故障的原因进行全面分析，与系统的运行情况相结合来进一步确定接地故障所处的具体位置。对于系统当中的重要负载，关键在于先将供电的电路完全分离，随后运用相关的仪器进行一一地检测，在查找短时停电或者是不重要的电路故障时可运用瞬时停电法，在查明故障时，秉承先户外再户内的原则，简单来说，先检查接地故障出现较为频繁的支路，随后在对一般支路进行检查。

4.1.8 HGIS 故障

之所以会导致该故障发生，归根结底还是由于隔离和接地开关分合没有做到位，当然也有可能是因为电机被烧坏从而引起这一故障。在HGIS 当中，三菱电机500kV HGIS 最容易出现故障的部分，而一旦故障发生就会对变电站的运行带来严重的负面影响。且一旦变电站有用电方面的问题发生，也会严重威胁电网运行的安全性。基于此，相关人员在发现故障后，必须深入分析引发故障的主要原因，进行针对性举措的制定，将故障彻底消除，为用电的安全保驾护航。

4.2 关于500kV 交流变电站断路器故障的对策

4.2.1 定期清理设备

要想最大限度防止绝缘故障出现后放电的情况持续性恶化，定时定期地对设备进行清理较为关键。除此之外，在对设备进行使用的前期阶段，相关人员必须进行冲击耐压方面的试验，这样做的好处是可以彻底清除其中存在的一些异物，将整洁的环境创造给设备的平稳运行，打下坚实的基础。值得注意的是工作人员平时要注重检测GIS 系统，方便及时找出可能存在的安全隐患，防患于未然。

4.2.2 提升设备的质量

一般情况下，500kV 交流变电站断路器的操作机构主要包含，气动操作机构以及液压操作机构这两种类型，其中前者相比后者而言故障发生的概率要更低，液压操作机构长时间运行会发生一些故障，如漏油等，这样会导致故障发生的概率大大提升。不仅如此，也会直接影响设备的运行情况。上述问题的解决离不开多方的积极配合，制造商也应当及时更新自身的技术手段，不断完善阀系统；在生产的过程当中，还需严格控制零部件的材质以及采取的工艺手段。工作人员在日常也需要进行定期的检验，只有这样，故障发生的可能性才能大大降低[2]。

4.2.3 整改设备的二次回路

二次回路故障属于变电站断路器当中处理难度比较高的一项故障，由于其涉及的范围比较广泛，因此一旦发生很难在短时间内解决。且如果继电保护装置的性能受到了严重的损害，加之装置的内部有灰尘存在，都会导致此故障的出现。对此，相关部门要严格把控并督查生产设备环节，进行针对性的讨论，找出有效的举措解决此问题。与此同时，在生产的过程当中为促使元件更加安全可靠，所选择的零件质量必须要达到较高的标准，也只有这样设备的使用寿命才能有所提升。在对断路器进行安装的时候，相关方面的人员要注重管理并严格把控回路的质量，确保元件具备较高的安全性能。最后，电力企业在使用设备时，需要委派专业的人员定时定期检查设备的实际运行情况，维修和养护更要做到及时，每一次的维修和保养都必须进行全面的记录，只有这样才能确保二次回路的功能可以完全发挥出来。

4.2.4 瞬时拉路法

该方式主要就是结合变电站负载运行的状况和重要程度，将直流负载支路拉开直流屏，如果某一个支路被切断之后故障也同时消失，可以进一步确定这一支路存在接地点，随后对拉路法的方式进行再一次地运用，对所有的支路进行一一的排查。但需要注意，采取这一方式排除故障的时候首先需要拉掉各个支路，而一旦这样就可能会对直流供电的安全性，以及可靠性带来一定的负面影响。

4.2.5 绝缘监控装置查找法

在变电站直流系统当中设置绝缘监控装置，关键在于可以对系统的运行状况有更加直观地了解，并且可以随时掌握电压的变化情况，一旦直流系统发生了故障，系统内部的处理器就会结合线路信息来全面分析故障引发的根本原因，并对电阻值进行准确的计算，自动查找接地的支路。在直流系统当中运用这一装置对系统接地故障进行寻找时，无需将直流负载支路切断，这样一来，就不会影响直流供电的稳定性也可及时找出多点非金属接地故障。除此之外，如果直流系统当中出现金属接地的状况，就会导致金属接地之路出现短接的状况，系统当中其他的支路也不会有任何信号通过。因此，首先需要找出金属接地的支路，随后查找非金属接地的支路。

4.2.6 在线监测

在进行变电器断路器安装工作的时候，实施在线监测较为关键，并且在进行断路器安装时，由于调节电压的需要，因此所选择的电容器和电抗器要与之相符，而分合闸的次数如果太过于频繁，就很容易导致断路器触头被烧毁接触电阻也会大幅度上涨。配备在线监测系统则可以将此种情况完全避免。这一系统可以有效检测分闸的时间以及灭弧的时间，防止时间过于漫长引起接触电阻不断上涨，不仅如此，也可将断路器当中存在的故障及时找出，发出提醒，将事故发生的概率大大缩减。

4.2.7 掌握运行维护手册的具体要求

相关方面的操作人员必须阅读断路器的运行维护手册，明确断路器运行操作的最高次数，在平时也需要定期对断路器实施全面地检查。一般情况下，变电站的操作次数基本可以达到检修的次数[3]。因此，必须开展停电测试，从而了解回路接触电阻的实际状况，并对实验数据是否接近厂家规定的数值进行判断，而如果接近必须检查进行维修，为其运行打下夯实基础。

近年来，各领域都加大对于电力能源方面的需求，电力企业发展要想更上一层楼，电力系统的稳定运行尤为关键。而要想从根本上提升电力服务的质量，电力系统必须处于稳定的状态，500kV 交流变电站的安全性能直接影响了电网系统运行的安全性，因此必须给予断路器故障足够的重视。相关方面的工作人员除了要明确断路器的运行原理，以及基本特点等多方面的理论和操作知识之外，还需要与时俱进地提升自身的技术水平，明确引发故障的原因以及如何消除故障，在平时要极大力度监管断路器，最大限度将故障发生的概率降到最低，促使变电站可以安全运行，也为电网经济以及社会双重效益的提升作出贡献。