摘要：进入21世纪后，随着科学技术的快速发展，实现了我国电网的发展壮大，对断路器提出了更高的要求，有效维护变电站的稳定运行。SF6断路器具有操作功率小、结构简单、燃弧时间短和灭弧室体积小等诸多优点，在110kV及以上的电压等级上取得了广泛应用。笔者结合多年工作经验，以LW36-126型SF6断路器为例，深入分析该断路器的工作原理，对拒合故障发生的原因及处理过程进行深入分析，针对性的提出应对策略，减轻维修人员的工作压力，希望为相关专业人员提供借鉴与参考。
关键词：SF6断路器；故障处理；变电站；维护
1 SF6断路器的优点
1.1 SF6气体的物理性质
一般而言，SF6气体是一种惰性气体，表现为无毒、无色、不燃和无臭等，具有良好的绝缘性能；其不会发生变质现象，密度非常大，不溶于变压器油和水，不会和铝、氧和氮等物质发生化学反应。将电弧放在SF6内，弧柱能量小、电导率高和导热性能好。在交流过零状态下，SF6绝缘性能恢复速度非常快，。在电晕和电弧的共同作用下，SF6会释放出剧毒性低氧化物，损坏结构材料和绝缘性能。在SF6的分界过程中，会受到电场与水分的影响，必须努力提高其纯度。在低温状态下，其极易发生液化现象。
1.2灭弧原理
在触头被断开的状态下，触头之间会形成高压气流，将电弧吹灭，压力值大小介于1 MPa -1.5 MPa。在正常情形下，SF6气体的压力值较小，绝缘性能好，在封闭系统内，SF6气体可以被循环使用。
1.3灭弧性能
SF6断路器的灭弧性能好，断口绝缘强度高，同级电压所串断口比少油断路器或空气断路器少。在将SF6气体分解后，其可以再次复合，含碳的有害绝缘物质无法被分界。如若可以严格控制水分含量，就可以生成无腐蚀性的物质。SF6气体的绝缘性不会降低，所以可以对SF6进行断开操作，检修的周期比较长。一般而言，不管开断的电流值多大，其灭弧的效果都非常好。由于SF6的热导率比较高，可以通过高电流。油断路器和SF6断路器的效果类似，也有气吹的功能，然而它们灭弧的原理完全不同。SF6气体的灭弧原理为：基于等离子提供的充足空间，可以创造足够新鲜的SF6气体，加快电弧与SF6分子的反应速度。在电弧的电离现象中，会产生大量的导电电子，被原子和卤族分子吸附，降低带电粒子的移动性能，与此同时，由于复合过程的存在，导致电弧空间导电过程迅速消失。所以，在电弧接近交流电流零值周围时，导致空间导电率发生巨大的变化，且变化速度非常快。由于SF6气体具有这些独特的化学性质，促使SF6电弧的芯变得亮且细，保证电流都可以从弧芯通过。
SF6断路器对装配、材料和加工工艺等的要求非常高，特别是对密封性提出了更高的要求，要求其年漏率低于1%。所以，在日常使用和生产过程中，对检测和装配提出了更高的要求。
2 LW36-126型SF6断路器的基本工作原理
正泰电气股份有限公司自主开发研究了LW36-126型SF6断路器，该产品获得了市场的高度认可。在LW36-126型SF6断路器的运行过程中，将SF6气体当作灭弧和绝缘介质。由于SF6气体具有无味、无毒和无色等特性，属于惰性气体，具备极强的优良灭弧性能和抗电强度等，高于传统的绝缘性气体。
所以，SF6断路器具备密封性能好、开断能力强、电气寿命长和绝缘水平高等特点，被广泛的应用于110kV及以上的电压等级中，有效的改良了电力系统的安全性和可靠性。基于SF6密度继电器，SF6继电器可以快速对气体的压力进行检测。一旦SF6气体的压力值降低至第一报警区域，就会及时发出补气压力的相关信息；一旦SF6气体的压力值降低至第二报警区域，就会及时发出闭锁压力的相关信息；与此同时，断开断路器的分合闸回路，闭锁分合闸。
3 LW36-126型SF6断路器的故障概况
在2018年04月03日17时43分，广西某110kV变电站在对110kV输电线路进行恢复送电操作过程中，运行人员发现无法使用遥控对输电线路SF6断路器进行合闸操作。在具体操作中，对SF6断路器一次机构进行详细检查，检查结果表明一次设备处于正常运行状态，所以现场判断故障应该发生在二次控制回路。在对110kV线路侧SF6断路器二次回路进行详细检查时，可以从以下几个方面着手；首先检查接线的方式；然后再对储能回路和合闸回路进行检查；最后再对回路设计的合理性进行检查。通过仔细的检查和分析，合闸回路串入的断路器机构行程开关不能正常导通，通过对断路器机构储能情况进行仔细检查，表明机器储能出现异常现象。
为了有效解决异常现象，通过相关申请程序后，把110kV线路的SF6断路器停电，将其作为备用设备，进行手动对开关合闸分闸操作一次释放弹簧能量。在结束卸能后，将电源空气控制开关打开，在将储能电源空气开关打开，过了5秒钟后，断路器机构出现异响，然后接触器逐渐冒烟，现场的技术人员马上将电源空气开关断开。
4 LW36-126型SF6断路器的故障分析
在2018年04月03日16时51分，检修人员检查该SF6断路器。在检查现场，技术人员对断路器进行手动储能处理，在储能达到一半时，机构出现卡死现象，不能继续储能操作，如下图1所示；为了了解具体情况，使用万能表测量电机电阻值，测量结果为5.3欧姆，检修人员拆下电机，现场进行空转试验，显示结果完全正常，将电机异常的情况排除，所以可以判定断路器棘爪轴出现故障，导致断路器无法进行储能。
图 1 SF6断路器机构卡死
在2018年04月03日17时05分，检修人员对该SF6断路器进行检查，将行程开关限位板拆除掉后，发现棘爪轴承后盖与连杆定位螺栓有划痕（如下图2），且拐臂定位螺栓上存在很多铁屑，拐臂的行程已经发生了位移，导致和棘爪轴承后盖产生摩擦。
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图2 SF6断路器爪轴承后盖与连杆定位螺栓有划痕
在后续的维修过程中，使用专用的维修工具，将能力释放出来，在转动棘爪轴承时，出现了大号棘爪无法转动的现象，拐臂出现行程位移现象，导致行程开关盖板转动。尝试着把棘爪轴承拆除，拆除完成后，小号棘爪轴承出现抱死现象，除此之外，小号棘爪盖板钢圈不严，棘爪主轴承出现了很多摩痕，致使断路器储能操作异常，如图下3。
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图3 棘爪主轴承已经有摩痕
之后对棘爪轴承进行更换处理，处理完成后，就可以进行手动储能了，且断路器的分合正常。然后，在进行电动储能的操作，断路器无法正常储能，棘爪轴承转动齿轮不能和电机伞形齿轮咬合，且储能电机碳刷有火花溅出。通过专业机械的测量，电机阻值大小是2.3欧姆，备品电机阻值大小是9.8欧姆，可以判断储能电机绕组已经被烧毁。为了有效解决机械故障，将电机进行更换，之后就可以进行正常工作了，如下图所示。
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图4 更换储能电机
5 LW36-126型SF6断路器的故障理论阐述
针对电动储能，在接通电动机电源之后，减速箱里面的大大蜗轮带着轴套不断转动。在凸口的缺口处有棘爪进入时，储能轴就转动起来，拉起合闸弹簧，就可以正常储能了；在合闸弹簧升至最高处时，合闸掣子就将其锁住，曲柄顶住小连杆传动一小弯板压下微动开关，断开电机电源，“储能指示”显示在指示器上。
针对手动储能，把手把插进减速箱前面的孔内，沿顺时针方向转动，直至将棘爪转进凸轮缺口里，继而带动储能轴进行快速转动，然后将手把摇转25圈，直至合闸弹簧储能完成。待处理完这一次故障后，基于断路器拒储能机械故障的理论，故障的主要原因是断路器棘爪轴承异常，致使储能器无法正常进行储能。
结 语
综上所述，在电网设备的运行过程中，SF6断路器具有至关重要的作用，必须加强对其的维护和管理。要重视断路器正式投运前的检查、试验、核对和调试等工作，有效控制机械故障的发生。除此之外，伴随断路器的使用时间增长，不断对其进行分合闸操作，加速了设备元件的损坏和老化，此时要及时对机器设备进行维护管理。通过对设备进行维护，有效控制故障处理时间，提升维护效率，保证电网的可靠运行和安全稳定。
参考文献
[1]蔡强.LW10B_252六氟化硫断路器检修与维护探讨[J].科技资讯，2012，（28）：64.
[2]许正昌.浅析110kV变电站六氟化硫断路器的故障处理及运行维护[J].科技创新与应用，2014，（30）：155.
[3]莫海鸿.基于变电运行的断路器弹簧储能机构异常分析[J].机电信息，2017，（3）：49.
论文作者:赵丕坚
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：断路器论文; 棘爪论文; 储能论文; 气体论文; 电弧论文; 电机论文; 回路论文; 《中国电业》2019年20期论文;