2007/8/17 10:08:00
摘要:中置抽出式(柜体式)高压断路器技术越来越成熟,应用也越来越多。安徽省相公庙水电发电厂机出口断路器采用的就是这种断路器。文章介绍了该水电厂2号发电机出口的中置抽出式高压真空断路器的真空泡发生击穿故障后的判断、处理及原因分析过程，并指出，由于中置抽出式高压断路器具有较强的隐蔽性，真空泡发生击穿故障后难以进行分析和查找，因而在目前的技术水平下，此种断路器不宜用于发电机出口。
关键词:水电站;中置抽出式;高压断路器;真空泡;击穿;分析
中图分类号:TM561.1
由于中置抽出式(柜体式)高压断路器具有结构紧凑、体积小、表和柜操作一体化、布置简单、安装方便等特点，近年来在一些中小型水电厂得到了广泛的应用。但是，柜体式高压断路器与以往的敞开式断路器相比，更具有事故的隐藏性和突发性，在运行中出现问题时难以被发现且判断困难，延长了发现问题和处理问题的时间。尤其是断路器高压真空泡，当它被击穿时没有任何信号和指示。
1相公庙水电厂简介
相公庙水电厂位于安徽岳西境内，装有2台1 125kW卧式水轮发电机组。该工程于2004年7月正式投产运行，属于隧洞引水附加工程。其电气主接线是典型的扩大单元接线，如图1所示。其中，61QF、62QF、60QF、101QF均为中置抽出式高压断路器，布置在室内，进出线都是高压电缆。
高压真空断路器泡击穿故障的判断与原因分析
2故障发生经过与查找
2006年7月1日，1号发电机运行，2号发电机处于备用状态。22:10左右，1号发电机无功指示表的指针大幅度摆动，运行人员立即停机检查，发现，6.3kV母线C相对地电压为0，其他两相对地电压都超过10kV为保护表计，拉开，6.3kV母线电压互感器(TV)，断开其二次开关。2号发电机转速测量二次电压为136V，转速指示不为0。在此之前开2号发电机时，电压升不起来，励磁调节器发出故障信号。
因C相对地电压为0，故可以判定是C相故障。但是10kV系统各项电压正常，说明故障点在主变压器低压侧到6.3kV母线上。这可能是由C相单相接地，或是由6.3kV母线TV本身、二次电压回路及切换开关发生故障引起的。为了对故障原因进行确认，首先对TV本身、二次回路及切换开关进行全面检查，没有发现明显的问题。再次推入母线TV，合二次开关，表计指示依然如故，至此可以确认是C相发生了单相接地故障。再次拉开TV，断开其二次开关，跳开60QF、101QF，检查，6.3kV母线、各断路器的接地刀闸、母线避雷器等与接地有关的设备，没有发现异常情况。再对主变压器低压侧至60QF段的电缆进行耐压检查，没有发现问题。再次合上，60QF、TV二次开关，电压表指示依然如故。为保护表计，再次拉开TV，断开其二次开关，查找工作处于僵持状态，此时60QF、61QF、62QF都在跳闸状态，并且都在工作位置。
经过认真分析61QF、62QF小车柜拉出后再合上TV二次开关，结果各相表计指示正常。由此可见，故障与61QF、62QF本体有关%对它们进行认真检查，从外观上没有发现异常现象；用兆欧表测量每相上下端和断口，也没有发现有短路现象。为了进一步确认是那一台发生了故障，依次推入61QF和62QF进行检查，发现当推入61QF时，表计没有反应，各相表计指示正常’而当推入62QF时，各相表计又恢复到以前故障时的指示，由此可以断定:62QF本体有问题。再次拉出62QF并对其进行检查与耐压试验，结果发现当C相升压时被击穿了，另两相耐压试验正常。据此进一步分析认为:C相断路器的高压真空泡被击穿了。
3故障现象
当C相断路器的高压真空泡被击穿后，就相当于6.3kV母线C相经发电机出口的TV高压侧接地了，也就是C相经过TV高压侧的电感线圈接地。
在正常情况下，电网电压是三相对称的，此时三相对地电容的电流矢量和为0，流经地中的电流为0，中性点对地电压为0。当发生C相接地故障时，C相
的对地电容电流被短接，其对地电容电流为0，非故障的A、B两相的对地电容电流经过电感线圈到接地点流入地中。因此，中性点对地电位不再为0，此时
高压真空断路器泡击穿故障的判断与原因分析
很显然，A、B两相的对地电压不再是C相金属性接地时升高3倍，而是大于3倍，并且三相严重不平衡，开口三角形上的零序电压很大，符合表计指示特征。
另外，接地电容电流Ic流经C相电感线圈时产生压降，使电压互感器C相的二次侧产生电压。由于中性点位移，因而A、B两相的二次侧也将产生不平衡的电压漂移，电压互感器二次侧有电压，所以转速表有不真实的指示。这样，微机励磁调节器会因电压不平衡而发出励磁调节故障信号，因而也就变成正常现象了。
4 真空泡击穿原因分析
(1)相公庙电厂曾于2005年9月3日凌晨3时左右至下午4时遭遇过水淹厂房的事故，厂房除行车外，其余设备全部被淹没在水中达12h之久，后虽经清洗干燥处理，耐压试验也符合要求，但内部的湿气却依然存在，影响了真空泡的真空度，当真空度下降到其极限时，真空泡就被击穿。
(2)相公庙电厂属于小型水电厂，水资源丰富，年利用小时数较高，开机停机极为频繁，开关操作也就很频繁，这就加速了真空泡的老化。
(3)相公庙电厂属于小网运行，由于小网的不稳定性，经常会发生单相接地、相间短路等故障，因而使对地电压升高和保护动作跳闸次数增多。
(4)并网操作有手动准同期和自动准同期2种，在并网的瞬间这2种操作都有可能产生较大的压差，在触头间产生操作过电压，使真空泡的真空度受到破坏。
(5)设备本身也可能存在缺陷，加上在市场的激烈竞争中，商家把大部分产品的潜能用到了极限，因而在偶然的非正常环境下不具备足够的安全裕度，设备寿命周期较短.
5结束语
虽然中置抽出式高压断路器有结构紧凑、体积小、表和柜操作一体化、布置简单、安装方便等优点，但它也具有隐蔽性强，出现问题后难以进行分析和查找等致命弱点。因此从目前的技术水平来看，抽出式断路器不宜用在发电机出口。