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断路器常见故障及分析

蒋跃强

高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它担负着控制和保护的双重任务，如断路器不能在电力系统发生故障时及时开断，就可能使事故扩大，造成大面积停电。为了满足开断和关合，断路器必须具备三个组成部分；①开断部分，包括导电、触头部分和灭弧室。②操动和传动部分，包括操作能源及各种传动机构。③绝缘部分，高压对地绝缘及断口间的绝缘。此三部分中以灭弧室为核心。
断路器按灭弧介质的不同可分为：
① 油断路器，利用绝缘油作为灭弧和绝缘介质，触头在绝缘油中开断，又可分为多油和少油断路器。
② 压缩空气断路器，利用高压力的空气来吹弧的断路器。
③ 六氟化硫断路器，指利用六氟化硫气体作为绝缘和灭弧介质的断路器。
④ 真空断路器，指触头在真空中开断，利用真空作为绝缘和灭弧介质的断路器。
断路器的分合操作是依靠操作机构来实现，根据操作机构能源形式的不同，操作机构可分为：
① 电磁机构，指利用电磁力实现合闸的操作机构。
② 弹簧机构，指利用电动机储能，依靠弹簧实现分合闸的操作机构。
③ 液压机构，指以高压油推动活塞实现分合闸的操作机构。
④ 气动机构，指以高压力的压缩空气推动活塞实现分合闸的操作机构。
操作机构还有组合式的，例如气动弹簧机构是由气动机构实现合闸，由弹簧机构分闸。操作机构一般为独立产品，一种型号的操作机构可以配几种型号的断路器，一种型号的断路器可以配几种型号的操作机构。下面就不同灭弧介质的断路器和不同型式操作机构分别介绍断路器在运行时最常见的故障，以及原因分析。
1．断路器本体的常见故障
1．1油断路器本体
序号
常见故障
可能原因
1
渗漏油
① 固定密封处渗漏油，支柱瓷瓶、手孔盖等处的橡皮垫老化、安装工艺差和固定螺栓的不均匀等原因。
② 轴转动密封处渗漏油，主要是衬垫老化或划伤、漏装弹簧、衬套内孔没有处理干净或有纵向伤痕及轴表面粗糙或轴表面有纵向伤痕等原因。
2
本体受潮
① 帽盖处密封性能差。
② 其他密封处密封性能差。
3
导电回路发热
① 接头表面粗糙。
② 静触头的触指表面磨损严重，压缩弹簧受热失去弹性或断裂。
③ 导电杆表面渡银层磨损严重。
④ 中间触指表面磨损严重，压缩弹簧受热失去弹性或断裂。
4
断路器本体内部卡滞
① 导电杆不对中。灭弧单元装配不当、传动部件及焊接尺寸不合格和灭弧单元与传动部件装配时间隙不均匀。
② 运动机构卡死。拉杆装配时接头与杆不在一条直线、各柱外拐臂上下方向不在一条直线上。
5
断口并联电容故障
① 并联电容器渗漏油。
② 并联电容器试验不合格。

1． 2真空断路器本体
序号
常见故障
可能原因
1
真空泡漏气
真空泡密封性能差，漏气造成真空泡内部真空度下降，绝缘性能下降。
2
真空泡绝缘不良
① 真空泡漏气。
② 真空泡外表面积灰，在天气潮湿情况下，真空泡表面绝缘性能下降，严重时，会引起真空泡表面闪烙。
3
触头间熔焊拒分
触头间接触压力小，当触头间通过大电流时，触头间发热而发生熔焊，造成断路器拒分。
4
接触电阻不合格
① 由于开断电弧时触头金属表面的电磨损，间隙变大致使触头间接触压力小；触头连杆的压缩弹簧调整不当，造成触头间接触压力小。
② 由于电磨损使触头表面粗糙不平。
③ 触头与触头间接触不均匀。

1．3六氟化硫断路器本体
序号
常见故障
可能原因
1
SF6漏气
① 密封面表面粗糙、安装工艺差及密封床老化。
② 传动轴及轴套表面有纵向伤痕磨损严重，轴与轴套间密封床老化。
③ 浇铸件质量差，有砂眼。
④ 瓷套质量差，有裂纹或砂眼。
⑤ SF6连接管道安装工艺不良。
⑥ SF6充放气接头密封性能差或关闭不严。
⑦ SF6压力表或密度继电器等接头处密封不良。
2
SF6气体湿度即含水量超标
① SF6存在漏气现象。
② 补充的SF6气体含水量不合格。
③ 运输和安装过程中，本体内部的绝缘件受潮。
④ 本体内部的干燥剂含水量偏高。
3
主回路接触电阻超标
① 连杆松动。
② 运行时间长和操作次数多后，动触头表面磨损严重，或动静触头、中间触头表面不干净。
③ 导电回路连接表面粗糙或紧固螺栓松动。
4
合闸电阻不合格
① 合闸电阻阻值超标。
② 合闸电阻的电阻片老化使介损超标，超标严重将影响正常运行。
5
断口并联电容故障
① 并联电容器试验不合格。
② 并联电容器渗漏油。
6
重燃
定开距设计的灭弧室断路器在开断空载线路时发生重燃的机率较高，亦有可能是装配灭弧室时残留在灭弧室内的金属微粒，在操作振动和气流作用下，金属微粒悬浮在断口间，造成重燃。
7
喷口及均压罩松动
① 运行时间长及操作次数多。
② 均压罩公差偏大固定不可靠。

压缩空气断路器在高压系统已基本淘汰，压缩空气断路器本体的常见故障情况以及原因分析略。

2．断路器操作机构的常见故障
2．1电磁操作机构
序号
常见故障
可能原因
1
合闸铁芯不启动
① 辅助开关的触点接触不良。
② 合闸操作回路断线或熔丝熔断。
③ 合闸接触器线圈烧坏。
④ 合闸铁芯被铜套卡死。
2
合闸铁芯启动未合上
① 延时开关配合不良，过早切断电流。
② 合闸铁芯顶杆止钉松动，造成顶杆长度变短。
③ 合闸铁芯返回弹簧断裂、隔磁铜圈脱落或铁芯顶杆行程不足。
④ 跳闸后滚轮卡死，使滚轮无法返回造成空合。
⑤ 合闸速度太大，剩余能量将其振开或分闸弹簧调整不当。
3
脱扣卡板不复归
① 卡板复归弹簧太软，跳闸后不复位造成空合。
② 脱扣板顶端下面不平整，返回时卡住。
③ 脱扣板与卡板扣入距太少，合闸后在铁芯返回时被振动而自行分闸。
④ 分闸时，连板下圆角顶死在托架上，使卡板无法返回造成空合。
4
分闸铁芯不启动
① 分闸线圈顶杆卡死，或分闸铁芯与线圈间的铝套互相卡死。
② 分闸回路的切换开关触点接触不良。
③ 分闸线圈断线或烧坏。
5
分闸铁芯启动未分闸
① 并联接法的分闸线圈中有一个断线，造成铁芯吸力不足。
② 掣动螺钉未松到位或未松开。
③ 卡板与脱扣板扣入尺寸太多或扣合面粗糙。
6
机构卡死
① 机构连板不平整、销孔磨损变形、焊接开裂变形等使机构连杆倾斜卡死而不能分闸。
② 固定连杆的主要轴孔不平行，使连杆倾斜，卡死而不能分闸。

2． 2弹簧操作机构
序号
常见故障
可能原因
1
合闸锁扣锁不住而自行分闸
① 扣入距离太多或太少造成无法保持储能。
② 合闸四连杆在未受力时，锁扣复位弹簧变形或连杆有卡死，过死点距离太少。
③ 牵引杆储能完毕扣合时冲击过大。
④ 合闸锁扣基座下部的顶紧螺栓未顶紧，使锁扣扣不住或扣合不稳定。
⑤ 合闸锁扣轴销弯曲变形，使锁扣位置发生变化而锁不住。
2
合闸四连杆返回不足
合闸四连杆有卡阻现象，返回不灵活。
3
拒合
① 四连杆过死点太多或铁芯冲程调整不当。
② 辅助开关触点接触不良。
③ 储能状态，斧状连板与牵引杆滚轮无间隙造成四连杆无法返回。
④ 空合，分闸四连杆无法返回或返回不足。
⑤ 四连杆过死点太少，受力后或振动后自行分闸，合闸保持不住。
⑥ 斧状连板与顶块扣入距离不足或顶块弹簧变形拉力不足造成合闸保持不住。
⑦ 操作回路接触不良，断线或熔断器的熔丝熔断。
4
拒分
① 分闸电磁铁铁芯有卡住点。
② 分闸电磁铁芯行程和冲程调整不当或分闸动作电压调得太高。
③ 分闸四连杆过死点太多。
④ 分闸四连杆冲过死点的距离太小，使断路器分不开。
⑤ 辅助开关触点接触不良，使分闸电磁铁不动作而不能分闸。
⑥ 操作回路接触不良，断线或熔断器的熔丝熔断。
5
离合器故障
① 离合器打不开，八字脚太低。
② 离合器不闭合，蜗轮蜗杆中心未调整好，使蜗杆前后窜动不灵活，有卡阻现象。
6
电源回路故障
① 控制电动机电源的辅助开关顶杆弯曲。
② 电源回路不通，接触不良，断线或熔断器的熔丝熔断。
7
储能电动机拒绝启动
① 电源回路不通，接触不良，断线或熔断器的熔丝熔断。
② 电动机本身断线或内部短路。

2． 3液压操作机构
序号
常见故障
可能原因
1
外部漏油造成油泵频繁启动
① 油箱油位降低，工作缸活塞组合油封漏油。
② 蓄压器活塞组合油封漏油。
③ 油管道接头、压力表、压力开关等接头处漏油。
2
内部漏油造成油泵频繁启动
① 阀口有污秽使阀口不能正确复位，油泵频繁启动有突发性，往往未经处理就自行恢复或几次分合操作后，油泵频繁启动就消失。
② 合闸位置时油泵频繁启动，合闸二级阀阀口关闭不良或二级阀活塞密封垫损坏；分闸一级阀关闭不良；分闸阀阀座密封垫损坏；合闸一级阀或合闸保持逆止阀关闭不良；合闸一级阀阀座密封垫损坏；油箱内部分管道接头漏油等原因均可能造成断路器在合闸位置时油泵频繁启动。
③ 分闸位置时油泵频繁启动，二级阀阀口关闭不良，致使高压油经泄油孔泄油；工作缸活塞密封垫损坏；油箱内部分管道接头漏油等原因造成断路器在分闸位置时油泵频繁启动。
④ 分合闸位置时油泵均频繁启动，高压放油阀阀门关闭不良或放油阀活塞顶杆未回足，致使高压放油阀向油箱内泄油；合闸一级阀关闭不良，致使高压油经泄油孔漏出；油泵逆止阀阀门关闭不良等造成断路器在分合闸位置时油泵均频繁启动。
3
蓄压器故障
① 氮气泄漏，氮气筒体有泄漏点；逆止阀阀门关闭不良、活塞密封圈或活塞杆密封圈损坏造成氮气向外或油中泄漏。
② 蓄压筒内有金属屑，致使蓄压筒缸体内壁与活塞组合密封垫划伤拉毛，造成高压油泄漏到氮气内，氮气压力异常升高。
4
油泵故障
① 油泵不启动，电源回路故障，微动开关接点接触不良及油泵马达损坏造成油泵不启动。
② 微动开关接点接触不良或中间继电器接点断不开电源，可能造成油泵不能正常停止而压力异常升高。
5
液压系统建压慢或不能建压
① 液压系统严重泄漏，（见油泵频繁启动）
② 液压系统及油泵内部有空气没有排尽。
③ 油泵滤网堵塞。
④ 油泵吸油阀钢球、逆止阀钢球密封不良。
⑤ 油泵逆止阀及柱塞的密封不良。
⑥ 柱塞或复位弹簧卡死。
6
断路器拒动
① 分合闸电磁线圈损坏。
② 分合闸动铁芯与电磁铁上磁轭盖间有卡涩现象，铁芯动作不灵活。
③ 分合闸阀杆头部顶杆弯曲。
④ 辅助开关未能正常切换或接点接触不良、接点不通。
⑤ 分合闸一级球阀未打开或打开距离太小。
7
断路器拒合
① 合闸一级阀杆的顶针弯曲造成卡涩，使合闸一级阀未打开或打开距离太小。
② 合闸控制管和逆止阀有堵塞点。

③ 由于分闸一级球阀严重泄漏造成自保持回路无法自保，合闸二级球阀打不开或打开距离不足。
④ 合闸电磁铁芯行程未调节好，影响合闸一级阀打开。
⑤ 阀系统严重泄漏，控制系统闭锁合闸功能。
8
断路器拒分
① 分闸一级阀杆的顶针弯曲造成卡涩，使合、分闸一级阀未打开或打开距离太小。
② 合闸一级阀未复位，高压油严重泄漏。
③ 分闸电磁铁芯行程未调节好，致使分闸一级阀打不开或打开太小。
④ 阀系统严重泄漏，控制系统闭锁分闸功能。
9
断路器合而又分
① 节流孔堵塞，合闸保持腔内无高压油补充。
② 逆止阀，分闸一级阀严重泄漏。
10
断路器误动
① 液压系统和控制管道内存在大量气体。
② 阀系统严重漏油。
③ 分合闸电磁线圈起动电压太低，又发生直流回路绝缘不良。

2．4气动操作机构
序号
常见故障
可能原因
1
合闸位置时电磁阀严重漏气
① 电磁阀合闸冲击密封垫存在严重变形或密封处积污严重，造成密封处密封不良，严重时压缩机频繁启动。
② 电磁阀分合闸保持器的密封不良。
2
合闸过程中，压缩空气大排气，开关闭锁
电磁阀活塞的密封垫老化，造成活塞的密封不良，在合闸时，电磁阀活塞的推力变小，时活塞动作不到位，无法关闭合闸密封，造成高压力气体通过电磁阀排气口向外大量排气。
3
压缩空气系统故障
① 压缩空气系统漏气，各管道的接头密封不良；压力开关、压力表、安全阀等附件连接处漏气，严重时会造成压缩机频繁启动或压缩空气系统不能正常建压。
② 操作机构工作缸及其他密封处的密封垫严重变形或老化，造成压缩空气系统漏气。
③ 一级阀或二级阀的密封面积污严重或有异物，造成阀片关闭不严，严重时会造成压缩机频繁启动或压缩空气系统不能正常建压。
④ 压缩机打压时间过长，压缩机的活塞环磨损严重，造成压缩机效率下降；压缩机的阀片断裂也会造成压缩机打压时间过长或压缩空气系统不能正常建压。
⑤ 逆止阀漏气，逆止阀内积污严重或逆止阀密封处有异物会造成逆止阀漏气，严重时会造成压缩机频繁启动或压缩空气系统不能正常建压。
⑥ 压缩机电源故障。
4
断路器拒动
① 辅助开关的接点接触不良或辅助开关的接点不能正常复位。
② 控制回路断线。
③ 分合闸线圈烧坏。

3．结束语
断路器的制造厂家很多，型号各种各样，只要是灭弧室的类型相同或操作机构的类型相同，虽然结构设计上略有不同，由于原理一样，断路器在运行中发生的常见故障也基本相同。本文是根据几种典型的断路器设备在运行中发生的故障进行汇总整理的，断路器在运行中往往发生是几种常见故障的组合故障，需要根据故障的情况，进行综合分析，找出原因后，就可以方便、及时进行故障处理和制订反措。随着国内制造水平的不断提高，特别是引进国外先进技术进行组装和生产断路器后，断路器的可靠性也在不断提高，故障概率明显降低，常见故障的内容及概率亦在不断变化。我们期望几年后再来总结经验，上列表格中的篇幅大幅度减少，我们运行中的断路器能名副其实的满足电网安全、可靠运行的需要。