摘要：近些年，我国电网方面技术越来越成熟，同时断路器、以及一些电子二次设备设计合理性，直接影响整个电网安全性、稳定性。另外，交直流电流容量大、功率高，导致整个电网系统负荷增大。断路器的正常分合功能，是保障变电站安全稳定运行的充要条件，一般来说整个高压电路中负载、空载的开断皆需要断路器的操控才能正常运行;其次，断路器能快速识别系统运作状态，当有故障发生时，断路器实现与保护、后备保护等自动装置配合，及时切断故障所在支路，保障其余支路安全作业。本文针对110kV断路器拒分研究分析，并针对相应的整改措施展开讨论。

关键词：110kV;断路器;拒分事故

引言

针对我国现在城市化水平越来越高，随之建筑行业也面临重大的变革、改善，在建筑施工过程中对电子设备、运输电力等方面考量标准也越来越细化。高压断路器出现拒分故障很大程度对电网控制以及损坏了电网保护作用，导致电网整体失效，有时因为拒分现象引起断路器局部火势蔓延，甚至直接导致大片区域停电。同时，短路保护性能是否真实可靠，无法通过实验或者实际测试得到准确的答案，一般出现故障往往处于长期积累所致，偶尔的抽样检查很难碰巧检测出电路保护作用的影响效果，而一旦出现故障就是严重问题。近几年，很多发达国家也面临断路器拒分故障，导致大区域的停电、大区域内发生电事故引起的火灾，因此高压断路器发生拒分故障的原因值得我们进行深入的考察和研究，并制定相应的防护措施，尽可能少地引起该类事故，而不单单归因于原材料的劣质。

根据我国电网公司统计的一些大数据，比如2000年左右，6-500kV高压断路器出现拒分故障约为总故障14.5%，排在各类引起故障分类中占第二位;2004年，同指数上升到15.2%，排第三位;其中，40kV高压断路器发生拒分故障指数与2004、2005年，分别占总故障18.2%、29.6%;到了2010年-2020年，随着城市化的趋势越来越突出，对电路方面的制造要求也越来越高，而断路器拒分故障原因一直未进行深入探讨，导致这些指数仍在一直上涨，因此研究断路器拒分故障原因的必要性也越来越急切[1]。

1现场情况分析

1.1 现场情况概述

相关电网部门在故障统计中，往往将出现拒分故障的原因归于断路器，具体包括：拒分、拒合两种，按一次设备、二次设备种类划分，可归结为保护拒动和断路器本体拒动，具体分为断路器故障拒分、继电装置故障拒分、后备保护故障拒分等等，其中后备保护常见的有低电压、差动、距离保护等引起的拒动保护等等。分析各类占比，通过现场针对可能的原因进行分析。比如：针对某机构倒闸操作时，其变电站中110 kV断路器出现拒分现象。对现场进行检查，发现机构内部出现烧灼现象伴有烧焦气味，而线圈内外皆遭到损坏，伴有余温。

1.2 检查分析

（1）弹簧断路器工作原理

高压断路器，作为电路中关键控制、保护设备，在运行过程中受载电路中存在的电流，包括对正常以及异常的电流进行关合。因此，其断路器的正常工作直接决定整段电路设备的安全工作以及实现所需电力的有效、完整传送。而高压断路器之所以可以进行以上繁复的工作出于其机构内部精细的设计，即内部机械传动系统的合理设计，若内部机械传动出现异常，断路器直接垮掉，通过多例案件证明，高压断路器出现故障的原因多为内部机械传动系统的缺陷导致。比如，合闸弹簧突破极限载荷、脱扣器卡滞、制动失效等问题。

其中，高压断路器的关键零部件——合闸弹簧，作为该机构的能量源，保障断路器正常运行即保障整段电路的通常运转，而该配件在长期使用过程中，多次的断开、闭合，频繁的拉伸、压制循环，极易导致发生松软、损坏造成拒分，合闸弹簧突破受载极限则会导致整段电路出现拒分或断路器配合不到位，往往会导致一些严重的电事故[2]。

运行过程中，在电机提供动能的前提下，涡轮转动，进而合闸弹簧储存能量，之后待储能结束进行切断限位开关，并且实现与传动系统联结，整个机构处于能量充足状态;其次，掣子接收到能后实现合闸弹簧带动合闸凸轮的运行，通过机构拉杆完成断路器合闸动作;断路器接收断闸指令、分闸掣子脱口、分闸弹簧散发能量，完成整套分闸操作。

（2）解体检查

同时检查断路器机构，主体。首先对断路器灭弧室内所含气体进行检测，无异常后，再检测内部机械配合卡滞情况;该机构整体属组装结构，因此可将该机构箱内部所有零件进行拆分，对外壳、分合闸线圈、掣子等依次进行检查，发现掣子脱口出现较深凹陷，并且伴有轻微锈迹、污染物等;其次，发现联结机构主体与灭弧室拉杆与孔内壁也有明显划痕。垂直拉杆在运行过程中伴随两侧拐臂进行运动，将拐臂的上下方向运动转化成该结构的左右方向的运动，其间不与孔内壁发生接触。

断路器拒动在执行开断等任务，若是制造商问题可对继电器是否发出继电保护信号进行辨别，对信号的判定直接可以追根于故障源。若有信号，则可判定为断路器拒分;若无信号，则可判定为继保设备出现保护失效，进而导致故障发生。两者间，主要区分源于主保护、后备保护的不同，该故障分类则可归因继保设备以及电站的缺陷所致，不可追溯于制造商责任。无论是主保护还是后备保护控制的拒动，都会出现保护时间过长现象进而引起电力火灾事故;然而，断路器的拒分故障往往不会引起火烧连营等问题，断路器的开断时间极快，多小于0.1s，因此出现在同一段电路中相邻两级的概率极小;另外，合理控制断路器后备保护时间直接决定是否会发现火烧连营现象。根据现场情况调查统计，一般火烧连营起因多为继保设备拒动故障或动作时间过长所致。

同时考虑继电保护设备、后备保护等因素。一般在单相电路末端电流小于最小值，则继电保护设备的主保护小于0.1s、后备保护较之久点，时长于0.3-0.5s间，远后备保护则递增0.2s，由于继电保护原则即采用延时保护，并在保护过程中按所允许的最大电流进行整定保护，则缺失了使用短路方式进行保护。目前，国内外很难达到这种明确保护的精准度。

如：2008年，北京电网220kV草桥变电站发生事故，该事故直接引起子属的几座停滞、以及切换其他电源继续运行。其间包含一些重点合作用户，如此大规模的停电故障，可想而知面临的将是多大的经济损失。经探测发现该事故由微机保护切断，导致故障，然而微机保护时间出现比后备保护时间更长的延时，失去保护的意义。最后，归因于制造商安装失当，但不可否认，微机保护的作业原理也在其中发挥了负面作用。针对微机保护的差强人意，联想到通过延时保护进行变电站的保护，往往不适用过载保护，更适合对短路保护进行速断[3]。

2拒分的原因

针对拒分故障分析，将断路器操作杆与侧面板顶直，观察操作杆内部合闸位置，是内部机构不卡死进而无法发生分闸。之后，为储能齿轮提供能量，由于传动系统与储能离合器已发生脱离，则会出现储能齿轮为未转动。分析导致上述现场出现的原因：储能离合器的脱离，导致能量传送道路畅通，但绝大多数能量出现流失违背储存，进而合闸在运作时间无法配合良好，未到指定位置实现结合，不稳定的接触状态直接造成接触点受载不均与，达极限时出现爆破。在现场分析故障原因，可先由人工进行位置校正，实现分闸正常运作。同时，必须注意参检人员人身安全，使用专用工具进行合闸操作。基于以上操作进而进行分闸操作，观测离合器内部摩擦状态，发现离合器内部出现大量加工废屑，可判定内部离合器摩擦片接触损坏，导致储能环节出现故障，进而引起拒分现象。具体分析：断路器内部机构多为锥形离合器与摩擦片作用发生机械传动，实现能量传递，该设计不合理时，润滑油的内漏，影响了储能环节的正常传送，由原有的滚动摩擦转化成滑动摩擦，接触环境的改变，摩擦部件的损坏，最终造成拒分故障[4]。

另外，造成拒分一般不是因为某一次操作不当直接导致，往往是长期使用过程中，多次不合理的使用慢慢积累而触发的拒分现象，除造成拒分现象之外，也会伴随一些合闸内部、外部线圈损坏，保护控制路线发生断线等各种问题。当然，除人为使用不规范之外，机器本身固有的缺陷也很关键，低劣原材料的选择、设计得不合理、现场环境固有的温度、湿度等都会导致以上破坏现象出现。

（1） 如掣子脱扣滚轮原材料需要硬度极高，以致在运行过程中受压才不会对形状有较大影响，每次滚压都能实现较小的工作环境差异。但硬度过低时，每次滚压造成的凹陷，直接影响之后每次作业误差，长此以往，必定会造成掣子运动受阻，进而对合闸内、外部线圈造成损坏;

（2） 机构整体内部配合缺陷。在运行过程中，机构内部各配件：合闸脱扣器、掣子脱扣滚轮、合闸线圈等，需要高精度配合，保障每次作业电力传输的顺畅、完整性，若设计不合理，加上在运行过程中结构内部会有一定程度振动因数，振动的存在也必然导致机构内部主体间配合出现较大的位移偏移，进而导致线圈的损坏，出现拒分现象;

（3） 其次，针对运行环境，若作业环境长期处于温度、湿度等不适宜状态，则每次空置期间，机构内部都会出现潮气、污染、卡滞等问题，影响机构内部各配件良好接触，进而逐渐损坏分合闸线圈等配件。

3整改措施讨论

3.1 长期应对措施

针对断路器内部传动系统有锈迹、污染物等情况，需要对检修人员提出更高要求，更频繁地清理、维护机构内部主要部件，对内部传动系统各配件进行检修，凹痕严重的部件需要及时进行更换;摩擦片等损坏严重也需要进行及时更换;保障各零部件形貌完整性、功能完整性、运转完整性，并按规程定期进行特性试验、动作电压等预防性试验工作，才能有效避免影响后作用，避免断路器的拒分现象。

加强对变电站参加操作工作人员的专业技能、全局的把握能力，比如针对具体的问题能联想到故障根源;或者看到问题，提出有建设性建议的能力等等，加强对以往发生的大型变电站断路器拒分故障案例进行分析，针对以往的修正意见以及故障分析，作出更合理、更有效地解决措施，这一点尤为重要，断路器掌握着整个变电站的运行命脉，必须有更专业的人员来做更专业的事，共同为保障整个变电站的正常运作，最大程度防范、避免断路器出现拒分事故的现象，作出应有的努力。

另外，需要长期进行的还有对机构优化措施，必要时结合专业部门进行相关具体作业时间、配合关系进行探测、分析报告，进行不断的调整优化。

3.2 短、中期应对措施

做好故障现场分析，对相关问题机构进行替换，保障各配件传动作业时保持灵活的前提下，继续运行变电站。其次，需要结合实际工况进行传动的优化改造，检查合闸弹簧受载灵敏度情况，针对储能位的准确与否，展开相应的直流电流、电阻，合闸操作时间、分闸操作时间、接触配合效果等与原厂设置参数进行对比，针对不准确或偏差进行相应的改善、检修维护;针对现场操作必须保证断路器合闸后，合闸弹簧位置、储能位置合适、准确，不准确者进行人工调整[5]。

4结语

根据对现场检测，包括断路器内部机构各配件的检查、维修，针对该110kV断路器拒分故障进行分析，该故障多由机构内部零部件间配合经过长期的磨损导致接触失效，进而无法实现能量的顺利传送，比如分闸、掣子脱扣、拉杆与孔内壁等部位发生摩擦、磨损、断路器脱扣转动部位长期欠维护而造成机构卡滞，出现拒分。本文针对发现的可能原因提出可行性建议措施，最大程度避免断路器拒分故障，保障110kV变电站整段实现正常作业。

参考文献

[1]刘红星. 一起操作机构故障引起的断路器拒分事故分析[J]. 农村电气化， 2020（03）： 34-35.

[2]苏长宝， 张泽中， 王志方. 110 KV断路器拒分研究分析及整改措施[J]. 农村电工， 2021， 29（04）： 43-44.

[3]王强. 浅析高压断路器拒分故障的隐含原因[J]. 电气制造， 2009（06）： 16-18.

[4]卢雨翔，熊一凡，王师奇.一起220 kV GIS断路器拒分故障的分析与处理[J]. 江西电力， 2020， 44（08）： 11-13+31.

[5]王贵山， 李应宏. 一起500kV SF_6断路器拒分故障分析及防范措施[J]. 广西电力， 2015， 38（04）： 32-35.

作者简介：蓝方奔（1994.07-），男，瑶族，广西河池人，本科学历，助理工程师，主要从事电力行业方面的工作。