低壓斷路器事故的原因分析
發(fā)布者：xyauto 發(fā)布時間：2012-09-20 15:06:13
- 經(jīng)現(xiàn)場多年對斷路器的事故統(tǒng)計表明，其運(yùn)行事故的主要類型如下：
�。�1）操動失靈；
�。�2）絕緣故障；
（3）開斷、關(guān)合性能不良；
�。�4）導(dǎo)電性能不良。
產(chǎn)生事故的原因，一般可大致分為技術(shù)原因和工作原因兩大類。所謂技術(shù)原因，是指產(chǎn)品本身或運(yùn)行方式的缺陷；所謂工作原因，是指造成這些缺陷的工作者過失。下面就這兩方面的原因作簡要的分析。
第一方面：事故的技術(shù)原因分析
�。ㄒ唬┎賱邮ъ`
操動失靈表現(xiàn)為斷路器拖動或誤動。由于高壓斷路器最基本、最重要的作用是正確動作并迅速切除電網(wǎng)故障。若斷路器發(fā)生拖動或誤動，將對電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，主要是：①擴(kuò)大事故影響范圍，可能使本來只有一個回路故障擴(kuò)大為整個母線，甚至全所、全廠停電；②如果延長了故障切除時間，將要影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定和加重被控制設(shè)備的損壞程度；③造成非全相運(yùn)行。其結(jié)果往往導(dǎo)致電網(wǎng)保護(hù)不正常動作和產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，容易擴(kuò)大為系統(tǒng)事故或大面積停電事故。
導(dǎo)致操動失靈的主要原因有：
�。�1）操動機(jī)構(gòu)缺陷；
�。�2）斷路器本體機(jī)械缺陷；
�。�3）操作（控制）電源缺陷。
�。ǘ┙^緣事故
斷路器絕緣事故，可分為內(nèi)絕緣事故和外絕緣事故。內(nèi)絕緣事故造成的危害，通常比外絕緣更大。
1、內(nèi)絕緣事故
內(nèi)絕緣事故主要有套管和電流互感器事故，其原因主要是進(jìn)水受潮；其次是油質(zhì)劣化和油量不足。
2、外絕緣事故
外絕緣事故主要是由于污閃和雷擊引起斷路器閃絡(luò)、事故。污閃的原因主要是瓷瓶泄漏距離校小，不適于污穢地區(qū)使用；其次是斷路器滲油、漏油，使其瓷裙上容易積聚污穢而引起閃絡(luò)。
�。ㄈ╅_斷、關(guān)合性能事故
開斷、關(guān)合任務(wù)是對斷路器最嚴(yán)酷的考驗(yàn)。絕大多數(shù)開斷、關(guān)合事故的主要原因是由于斷路器有明顯的機(jī)械缺陷，其次是缺油或油質(zhì)不符要求。也有是由于斷路器斷流能力不足。但前者較多，因?yàn)橛邢喈?dāng)數(shù)量的事故發(fā)生于分、合小容量，甚至是分、合負(fù)荷電流。
�。ㄋ模⿲�(dǎo)電性能不良事故
現(xiàn)場事故統(tǒng)計資料分析表明，導(dǎo)電性能不良故障主要是由機(jī)械缺陷引起的。其中有：①接觸不良。包括接觸面不清潔，接觸大小及接觸壓力不足；②脫落、卡阻。如銅鎢觸頭脫落等；③接觸處螺釘松動；④軟連接折斷等。
第二方面：事故的工作原因分析
�。ㄒ唬┲圃熨|(zhì)量不良
制造質(zhì)量不良主要包括設(shè)計性能、零件加工和裝配不良三個方面。
1、設(shè)計性能不良
近年來，斷路器在運(yùn)行中發(fā)生的事故，有相當(dāng)部分是產(chǎn)品原設(shè)計性能不良。國產(chǎn)液壓機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中暴露的操動失靈問題較多就是一個最好的例子。據(jù)了解，這些液壓機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)，多數(shù)問題是在大量投入運(yùn)行后才逐步暴露的。如一些戶外產(chǎn)品進(jìn)水的問題，就是說明設(shè)計缺陷的最好例子。因?yàn)橛行⿷敉猱a(chǎn)品在研制時并未進(jìn)行過防雨性試驗(yàn)，因而在惡劣的氣候條件下暴露了進(jìn)水的問題。
2、零件質(zhì)量不良
零件質(zhì)量不良，是造成斷路器運(yùn)行事故的一個重要原因。據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，造成出廠產(chǎn)品不合格的因素、零件質(zhì)量不良占較大比例。在運(yùn)行中，因絕緣筒螺絲脫落、滅弧片擊穿、彈簧失效、密封圈缺陷等原因引起的事故雖皆有發(fā)生，但比較集中的幾個方面：（1）瓷瓶強(qiáng)度不夠。（2）鑄件不合格。（3）套管絕緣劣化快。（4）密封圈質(zhì)量差。（5）二次元件性能差。
3、裝配質(zhì)量差
裝配質(zhì)量差，是導(dǎo)致制造質(zhì)量差的原因之一。主要有：（1）錯裝、漏裝。（2）螺紋未擰緊、開口銷未打開。（3）內(nèi)部嚴(yán)重不清潔。
�。ǘ┦褂貌划�(dāng)
產(chǎn)品能否正常運(yùn)行，除了產(chǎn)品本身性能外，還取決于用戶的使用水平。運(yùn)行中使用不當(dāng)?shù)闹饕憩F(xiàn)有如下兩個方面：
1、安裝、調(diào)整不當(dāng)
安裝、調(diào)整是否正確，是影響產(chǎn)品能否正常運(yùn)行的基本因素之一。有不少運(yùn)行事故，是由于產(chǎn)品未嚴(yán)格按制造廠規(guī)定裝配、調(diào)整，就投入運(yùn)行。一般有三種情況：（1）輔助開關(guān)調(diào)整不當(dāng)。（2）螺絲未擰緊，開口銷未打開。（3）密封圈放置不當(dāng)。
2．運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)及誤操作
運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)，是造成運(yùn)行事故的又一個重要原因。常見的有三方面：（1）油斷路器缺油。（2）絕緣不良。（3）機(jī)械維護(hù)不良。
低壓斷路器的技術(shù)參數(shù)含義
- 1.斷路器額定電流In。是在給定的環(huán)境溫度條件下承載的最大連續(xù)電流而無異常發(fā)熱保證斷路器正常工作的電流,又稱脫扣器額定電流。
2.殼架等級額定電流。代表斷路器的外形大小的等級,以此表示斷路器的最大額定電流。
如：施耐德NS160N TMD80，表示為施耐德NS160A殼架，N表示極限分?jǐn)嗄芰υ贏C380/415V條件下為36KA，TMD80表示配電用熱磁脫扣器額定電流為80A。
3.斷路器短路分?jǐn)嗄芰Γ?br />
極限短路分?jǐn)嗄芰cu。 它是在規(guī)定的電壓、電流和cosΦ 的條件下，執(zhí)行o-co兩個試驗(yàn)程序，能完全分?jǐn)嗪拖珉娀�，無超出規(guī)定的損傷(觸頭損傷和飛弧損傷)。試品試后經(jīng)受一定的工頻耐壓試驗(yàn)，且過載脫扣器在一定的整定電流下能正常脫扣。滿足規(guī)定的試驗(yàn)程序所規(guī)定的條件,不包括斷路器連續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰ΑＫ妙A(yù)期分?jǐn)嚯娏?kA）表示（在交流情況下用交流分量有效值表示）。
額定運(yùn)行（工作）短路分?jǐn)嗄芰cs。它是在規(guī)定的電壓、電流和cos Φ的條件下，執(zhí)行o-co-co三個試驗(yàn)程序，能完全分?jǐn)�，熄滅電弧，無超出規(guī)定的損傷。試后試品除符合規(guī)定的工頻耐壓和過載脫扣器的驗(yàn)證試驗(yàn)外， 尚須考核溫升和操作性能(5％ 電壽命)的驗(yàn)證。滿足規(guī)定的試驗(yàn)程序所規(guī)定的條件,包括斷路器連續(xù)承載其額定電流能力的分?jǐn)嗄芰Γ妙A(yù)期分?jǐn)嚯娏?kA)表示，相當(dāng)于額定極限短路分?jǐn)嗄芰σ?guī)定的百分?jǐn)?shù)中的一檔并化整到最接近的整數(shù),它可用Icu的百分?jǐn)?shù)表示(例如Ics=25[%]Icu)。另一方面,當(dāng)額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Φ扔陬~定短時耐受電流時,它可以按額定短時耐受電流值（kA）規(guī)定之，只要它不小于相應(yīng)的最小值。如果使用類別A的Icu超過200kA，或使用類別B的Icu超過100kA,則制造廠可聲明Ics值為50kA。
顯然Ics比Icu的考核嚴(yán)格。換言之，作了Ics試驗(yàn)后，產(chǎn)品還能繼續(xù)使用，而Icu則不然，經(jīng)過Icu試驗(yàn)后，產(chǎn)品不能再用。我們在選擇斷路器時，為保證能夠可靠的斷開故障電流，而不致使故障擴(kuò)大，并在故障過后能夠使供電連續(xù)性得到保證。一般按Ics來選擇斷路器的短路分?jǐn)嗄芰Α?br />
額定短時允許（耐受）電流Icw。斷路器在短時期內(nèi)（0.5或1S）可以承受且無特性變化的最大短路電流。反映了斷路器在短時間內(nèi)所承受的短路熱穩(wěn)定性能。
由于使用情況不同，具有三段保護(hù)的重要回路斷路器，偏重于它的額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰χ担糜诜侵匾幕芈窋嗦菲髦饕_保它有足夠的極限短路分?jǐn)嗄芰χ�。對此我的理解是：重要回路切除故障電流后斷路器要求能夠繼續(xù)供電，承載一段時間的額定電流，在適當(dāng)?shù)臅r間更換。而份重要回路，經(jīng)過極限短路電流的分?jǐn)嗪驮俅蔚暮�、分后，已完成其使命，可以停電更換新的（停電的影響較�。�。但是無論是框架式或塑殼式斷路器，都有必須具備Icu和Ics這兩個重要的技術(shù)指標(biāo)。只是Ics值在兩類斷路器上表現(xiàn)略有不同，塑殼式的最小允許Ics可以是25[%]Icu，框架式最小允許Ics是50[%]Icu，Ics=Icu的斷路器比較少見，采用旋轉(zhuǎn)雙分?jǐn)啵c(diǎn)）技術(shù)的塑殼式斷路器，它的限流性能極好，分?jǐn)嗄芰Φ脑６群艽�，可做到Ics=Icu，但價格很高。
在實(shí)際中應(yīng)該根據(jù)使用情況來選擇，有人按其所計算的線路預(yù)期短路電流選擇斷路器時，以斷路器的額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰饬�，來判定某斷路器（此斷路器的極限短路能力大于線路預(yù)期短路電流，而運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰t低于計算電流）為不合格。這是一個誤解。
4.斷路器的過載、短路保護(hù)特性。 在斷路器所保護(hù)的配電系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生故障時，距故障點(diǎn)最近的斷路器能夠按規(guī)定的保護(hù)特性正確的有選擇的動作將故障切除，而其他各級斷路器不動作，從而將故障所造成的斷電限制在最小范圍內(nèi)，使其他無故障供電回路仍能保持正常供電，這就是對斷路器保護(hù)所要求的。斷路器所配備的保護(hù)脫扣器有四種： ①具有反時限特性的長延時熱過載保護(hù)，②具有一定時限的短路短延時保護(hù)，③短路瞬時保護(hù)，④接地保護(hù)。在日常的使用中，根據(jù)使用意圖和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可以選擇帶四種保護(hù)，也可以選長延時、瞬時或短延時三種保護(hù)組成三段式保護(hù)，還可只選長延時、瞬時兩種保護(hù)兩段式保護(hù)，短路瞬時分閘時間一般在20～30ms之內(nèi)，還可選用只有瞬時速斷保護(hù)的斷路器。
5.額定工作電壓Ue 。 一般表示相間的電壓。對于三相四線中性線接地系統(tǒng)是指相地間電壓，包括相間電壓（例如277/480V ),對于三相三線不接地或阻抗接地系統(tǒng)表示相間電壓（例如480V ).
斷路器額定頻率。如果規(guī)定斷路器只用于一個頻率時，則應(yīng)標(biāo)明額定頻率(
6.其它還有：使用類別，結(jié)構(gòu)形式、極數(shù)、安裝方式、安裝尺寸，額定工作制，防護(hù)等級(如果不是IP20時)，基準(zhǔn)周圍空氣溫度(如果不是30℃時);隔離作用。
隔離的含義：出于安全的原因，通過使其和所有電源分開的方法切斷整個裝置或其中一個獨(dú)立部分的電源。
低壓斷路的保護(hù)特性
- 為起到良好的保護(hù)作用，低壓斷路器的保護(hù)特性必須和被保護(hù)線路及設(shè)備的允許過載特性相匹配。低壓斷路器的保護(hù)特性是由它們所裝的脫扣器型式?jīng)Q定的。曲線Ⅰ是熱脫扣器的保護(hù)特性。過電流較小時斷路器保護(hù)動作所需的時間長。過電流較大是斷路器保護(hù)動作所需時間短。這種保護(hù)特性稱反時限保護(hù)特性，即斷路器動作時間和過電流值的大小成反比。曲線Ⅱ-BDF為電磁脫扣器的保護(hù)特性，具有瞬時動作的性質(zhì)，即只要過電流達(dá)到一定數(shù)值，斷路器將瞬時動作。同時裝有以上兩種脫扣器的斷路器具有曲線Ⅰ和曲線Ⅱ相交而成的保護(hù)特性(曲線ABDF)，稱為兩段式保護(hù)特性，即過載長延時和短路瞬時動作的特性。這樣才能使保護(hù)對象工作在允許過載特性之下，防止保護(hù)對象受到不能承受的短路電流沖擊而損壞。
還有些低壓斷路器具有有三段保護(hù)特性(曲線abc)，即過載長延時、短路短延時(曲線bcd段)、特大短路瞬時動作。這樣可以充分利用電氣設(shè)備的允許過載能力，盡可能地縮小故障停電的范圍。
低壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)
- 低壓電路器由脫扣器、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、傳動機(jī)構(gòu)、基架和外殼等部分組成。
1、脫扣器
脫扣器是低壓斷路器中用來接受信號的元件。若線路中出現(xiàn)不正常情況或由操作人員或繼電保護(hù)裝置發(fā)出信號時，脫扣器會根據(jù)信號的情況通過傳遞元件使觸頭動作掉閘切斷電路。低壓斷路器的脫扣器一般有過流脫扣器、熱脫扣器、失壓脫扣器、分勵脫扣器等幾種。
低壓斷路器投入運(yùn)行時，操作手柄已經(jīng)使主觸頭閉合，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸頭鎖定在閉合位置，各類脫扣器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
�。�1）電磁脫扣器
電磁脫扣器和被保護(hù)電路串聯(lián)。線路中通過正常電流時，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力小于反作用力彈簧的拉力，銜鐵不能被電磁鐵吸動，斷路器正常運(yùn)行。當(dāng)線路中出現(xiàn)短路故障時，電流超過正常電流的若干倍，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力大于反作用力彈簧的作用力，銜鐵被電磁鐵吸動通過傳動機(jī)構(gòu)推動自由脫扣機(jī)構(gòu)釋放主觸頭。主觸頭在分閘彈簧的作用下分開切斷電路起到短路保護(hù)作用。
�。�2）熱脫扣器
熱脫扣器和被保護(hù)電路串聯(lián)。線路中通過正常電流時，發(fā)熱元件發(fā)熱使雙金屬片彎曲至一定程度(剛好接觸到傳動機(jī)構(gòu))并達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)，雙金屬片不再繼續(xù)彎曲。若出現(xiàn)過載現(xiàn)象時，線路中電流增大，雙金屬片將繼續(xù)彎曲，通過傳動機(jī)構(gòu)推動自由脫扣機(jī)構(gòu)釋放主觸頭，主觸頭在分閘彈簧的作用下分開，切斷電路起到過載保護(hù)的作用。
�。�3）失壓脫扣器
失壓脫扣器并聯(lián)在斷路器的電源測，可起到欠壓及零壓保護(hù)的作用。電源電壓正常時扳動操作手柄，斷路器的常開輔助觸頭閉合，電磁鐵得電，銜鐵被電磁鐵吸住，自由脫扣機(jī)構(gòu)才能將主觸頭鎖定在合閘位置，斷路器投入運(yùn)行。當(dāng)電源側(cè)停電或電源電壓過低時，電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力不足以克服反作用力彈簧的拉力，銜鐵被向上拉，通過傳動機(jī)構(gòu)推動自由脫扣機(jī)構(gòu)使斷路器掉閘，起到欠壓及零壓保護(hù)作用。 信息來源:http://tede.cn
電源電壓為額定電壓的75[%]～105[%]時，失壓脫扣器保證吸合，使斷路器順利合閘。當(dāng)電源電壓低于額定電壓的40[%]時，失壓脫扣器保證脫開使斷路器掉閘分?jǐn)唷?br />
一般還可用串聯(lián)在失壓脫扣器電磁線圈回路中的常閉按鈕做分閘操作。
（4）分勵脫扣器
分勵脫扣器用于遠(yuǎn)距離操作低壓斷路器分閘控制。它的電磁線圈并聯(lián)在低壓斷路器的電源側(cè)。需要進(jìn)行分閘操作時，按動常開按鈕使分勵脫扣器的電磁鐵得電吸動銜鐵，通過傳動機(jī)構(gòu)推動自由脫扣機(jī)構(gòu)，使低壓斷路器掉閘。
在一臺低壓斷路器上同時裝有兩種或兩種以上脫扣器時，則稱這臺低壓斷路器裝有復(fù)式脫扣器。
2、觸頭系統(tǒng)
低壓斷路器的主觸頭在正常情況下可以接通分?jǐn)嘭?fù)荷電流，在故障情況下還必須可靠分?jǐn)喙收想娏�。主觸頭有單斷口指式觸頭、雙斷口橋式觸頭、插入式觸頭等幾種形式。主觸頭的動、靜觸頭的接觸處焊有銀基合金觸點(diǎn)，其接觸電阻小，可以長時間通過較大的負(fù)荷電流。在容量較大的低壓斷路器中，還常將指式觸頭做成兩擋或三擋，形成主觸頭、副觸頭和弧觸頭并聯(lián)的形式。
兩接觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，分為弧觸頭和主觸頭�；∮|頭用耐弧金屬材料制成，主觸頭和弧觸頭在斷路器分、合閘時有不同的作用和操作次序。開關(guān)合閘時，弧觸頭承擔(dān)合閘的電磨損；開關(guān)分閘時，弧觸頭承擔(dān)電路分?jǐn)鄷r的強(qiáng)電弧，起保護(hù)主觸頭的作用；主觸頭承擔(dān)長期通過負(fù)荷電流的任務(wù)。所以在合閘時弧觸頭先閉合、主觸頭后閉合；分閘時主觸頭先斷開、弧觸頭后斷開(如圖2所示)。
大容量的斷路器中為了更好地保護(hù)主觸頭又增設(shè)了副觸頭，即為三接觸頭，合閘時的動作順序?yàn)榛∮|頭先閉合，然后副觸頭閉合，最后弧觸頭閉合；分閘時的操作順序?yàn)榛∮|頭先分?jǐn)啵缓蟾笨h觸頭分?jǐn)�，最后主觸頭分?jǐn)唷?br />
3、滅弧裝置
低壓斷路器中的滅弧裝置一般為柵片式滅罩，滅弧室的絕緣壁一般用鋼板紙壓制或用陶土燒制。
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