500 kV断路器分闸异常原因分析.pdf
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1、43第 52 卷2024 年 1 月Vol.52 No.1Feb.2024云南电力技术YUNNAN ELECTRIC POWER500 kV断路器分闸异常原因分析胡发平,刘荣海,杨明昆(云南电网有限责任公司电力科学研究院,云南 昆明 650217)摘要:针对云南某供电局2022年初发生的一起断路器开关卡涩事故展开分析。结果显示,碳钢材质的顶杆腐蚀产生的腐蚀产物堆积是造成卡涩的主要原因,顶杆外部有镀锌防腐层,但在当地潮湿的环境中锌层容易与空气中的氧气发生电化学,并进一步导致内部碳钢的腐蚀。为了防止此类事故,建议在潮湿的环境下顶杆采用镀铬层防护,或者直接采用不锈钢材质的顶杆。关键词:断路器;卡涩;
2、顶杆;腐蚀;镀层The Causes of Failure to Operate a 500 kV Circuit BreakerHu Faping,Liu Ronghai,Yang Mingkun(Electric Power Institute of Yunnan Power Grid Co.,Ltd,Kunming,Yunnan,650217,China)Abstract:In this work,we investigated the causes of a circuit breaker failing to operate in early of 2022 at a power s
3、upply bureau of Yunnan Province.The results show that severe corrosion of ejector pin is the main reason for failing to operate the circuit breaker.Surface zinc coating of ejector pin is easily react with O2 in local humid environment.Basal body of ejector pin with a carbon steel material is then se
4、verely oxidized after zinc coating is broke.To avoid this situation,chromate treatment is recommend in humid environment for carbon steel ejector pin for anti-corrosion or just choose stainless steel ejector pin.Key words:Circuit breaker;Jam;Ejector pin;Corrosion;Coating中图分类号:TM74文献标识码:B文章编号:1006-73
5、45(2024)01-0043-030前言高压断路器是远距离输电线路中一种常见的控制和保护装置,在线路正常运行时起到切断和闭合线路电流的作用,系统发生短路、过载等故障时可以快速断开电路,起到保护电路的作用。断路器的正常运行对维持电网的安全和稳定均具有重要意义,一旦断路器分合闸发生卡涩、拒动等故障,容易造成大面积停电甚至失稳等1-4。2022 年 3 月 26 日,云南某供电局运行人员按照调度令操作遥控断开 500 kV 某线断路器,后台检查发现 B 相仍有 240 A 的电流,现场检查发现 B 相断路器在合闸位置,断路器机构储能电机一直打压,压力未到正常值。1事故原因分析1.1现场检查结果断路
6、器现场检查结果如图 1 所示。A 相电磁铁顶杆三个电磁铁均正常复位,断路器 B 相合闸电磁铁和 C 相分闸电磁铁 2 均为复位,如图中红色箭头所示。图1断路器B相(a)和C相(b)现场照片将断路器拆开后发现断路器三相的顶杆均发生不同程度的锈蚀,同时与多数顶杆紧邻的顶杆套也发生了锈蚀,如图 2 所示。其中顶杆44云南电力技术第 52 卷2024 年第 1 期两端较细部分(细部)基本都很光亮无腐蚀痕迹。顶杆中间较粗部分(粗部),有两个表面颜色偏黄,无肉眼可见锈蚀,其余均有明显腐蚀,将顶杆按照同一方向摆放(根据顶杆两端细部的长短),可以看出图片中顶杆下部腐蚀较为严重,上部还保留一部分未腐蚀区域,对应
7、到分合闸运行现场,分合闸安装时头部斜向下,因此,锈蚀严重部位靠近分合闸头部,即在下方。图2中还给出了三个典型的顶杆套内部的照片,可以看到明显的黄色锈蚀产物。顶杆1#-9#样分别对应分合闸开关:B分2、A分2、B分1、B合、A分1、A合、C分2、C分1、C合 图2顶杆及典型顶杆套内部锈蚀照片1.2微观组织分析利用扫描电镜对粗部表面偏黄未见明显锈蚀的试样(1#样和 2#样)和表面锈蚀的试样(3#和 6#样)分别做形貌观察和能谱分析,其中对1#样和 3#样表面做了分析,随后利用线切割将2#和 6#样沿粗部径向切割后观察断面。图 3 为 1#表面的扫面电镜分析结果。放大倍数较低时可以看出耐腐蚀性较好的
8、 1#试样表面有泛白的区域和偏黑色的区域(图 3(a)),放大后,泛白区域表面有裂纹翘起(图 3(b)),偏黑的区域表面较为光滑,有类似裂纹的白色网格线(图 3(c))。能谱结果显示(表 1),表面主要成分为氧、铬、铁、锌等,其中铬含量在 3%5%左右。值得注意的是,图谱 3 和 4 中铬含量显著偏低,均不到 1%,锌含量相对较高,从图中可以看出,图谱 3 和 4 点位于翘起的裂纹下面,因此铬主要位于最表面翘起的涂层中,往里为镀锌层。据此推测,1#样表面进行了两道镀层工艺,先是镀锌,随后再在表面镀一层很薄的铬层,铬镀层较脆,容易产生裂纹。文字标记的点做了能谱分析 图3不锈蚀的1#不同放大倍数下
9、的SEM图片表1图3中标记的点的能谱结果(wt.%)谱图COSCrFeZn谱图 19.0230.520.784.812.5752.30谱图 211.3730.620.904.402.3550.35谱图 311.6716.130.712.3469.15谱图 411.5616.620.462.8168.55谱图 563.4718.770.782.620.8110.17谱图 66.6924.140.653.413.0662.05谱图 77.9825.230.663.972.8259.34谱图 86.7624.450.664.582.3561.21谱图 913.5524.383.011.8655.79
10、沿粗部切开后 2#和 6#的横截如图 4 所示,可以看出粗部和细部并非一体,而是分别加开工后组装到一起的。图42#和6#样沿粗部切开后的横截面图片图 5 为 2#样横截面扫描电镜照片,图 5(a)为粗部和细部分界处,图 5(b)为粗部外边缘,图中图谱 1-4 处做了能谱面扫描,图谱 5-8 处做了能谱点扫描,结果如表 2 所示。根据表 2 可知,细部的主要成分(图谱 2、4)为碳、铬、锰、铁、镍,这是不锈钢的主要成分,正因为如此,顶杆细部未发生腐蚀。粗部的主要成分(图谱 1、3、6)为碳、铁以及少量的锰,为碳钢。在粗部外边缘处可以清晰地看到一层镀层,主要成分(图谱 5、7、8)为锌和铁,在镀层
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