手车式真空断路器触头发热引起的事故分析及改造处理

【摘要】目前运行的小车开关柜为全封闭设计，内部触头过热不容易被发现，正常巡视、测温无法监测开关的触头温度，负荷大的开关在长期运行中很容易发生动、静触头接触不良等现象，接触不良时产生放弧发热进而引发事故。通过对两起断路器损毁事故的分析研究将手车式断路器改造为固定式断路器，解决了发电机等大电流断路器由触头过热引发的事故，对发电厂早期安装使用及今后安装设计有较好的指导意义。

【关键词】断路器；触头；发热；改造处理

1 背景

莱芜市万祥矿业有限公司汶源热电厂是根据万祥矿业有限公司现有煤矸石、低热值煤、矿井自身消耗电能，周边供热等方面的便利资源和条件而建设的，工程于2003年6月投入生产。2台发电机组是由济南发电机厂设计生产，型号为OF-15-2，额定功率15MW，额定电流1718A，发电机出口开关柜为KYN28A-12，采用型号VSl-ZN63A手车式断路器，额定电流2000A，额定电压6KV，短路开断电流31.5KA。全厂供电采用分段式运行方式，发电厂供电系统简图见图1：

KYN28A 12型开关柜配套使用的VSl ZN63A型真空断路器，在我厂发电机出口开关上已出现了两起因触头发热而造成的断路器损毁的事故。现根据故障和改造处理情况加以阐述，希望对从事发电工作的人员有所帮助。

2 触头结构

与KYN28A 12型开关柜配套使用的VSl ZN63A型真空断路器触头是一种自动复位捆簧式梅花触头。它有一个动触头导电联接杆：在该导线联接杆的环形槽内有与之相接触的动触头触片，动触头触片内侧有一环形支架，外侧捆有紧固弹簧：动触头触片端部有一个与之相配合的静触头。所述的动触头触片与动触头导电联接杆的环形槽的接触处为外高、内低的不等高双圆弧形。优点在于，当静触头拔出后，动触头触片外高、内低的不等高双圆弧同时紧贴动触头导电联接杆的环形槽内，实现自动复位，确保手车式高压开关柜的安全运行。

3 事故经过及采取措施

3.1 2006年8月17日8：00分，6KVII段母线出现接地报警，随后主变开关3523短路保护动作、跳闸，#2发电机出口开关6202断路器烧毁，造成巨大的经济损失。经分析主要原因是由于发电机满负荷运行，#2发电机组开关6204容量小、质量差，长期使用后动静触头氧化，接触不实、接触电阻大，大电流造成c相梅花触头绝缘损坏、对地放电，形成弧光短路，致使断路器烧毁。

采取措施：增大断路器容量，将2台发电机组出口断路器VSl ZN63A由额定电流2000A更换为3150A。为了方便测温工作，在开关后面板加装了可移动式可视窗口，但由于无法直接测量触头温度，效果不是很好。

3.2 2008年11月28日20：17分，6KVI段母线出现接地报警，随后主变开关3513短路保护动作、跳闸，#1发电机出口开关6102断路器烧毁，又造成了巨大的经济损失。经分析主要原因是由于6102开关B相触头接触不实，接触电阻大，造成发热，造成B相梅花触头绝缘损坏、对地放电，形成弧光短路，致使断路器烧毁。

该型号断路器的触头在2006～2008年连续出现梅花触头过热故障，从而引起弧光短路造成断路器烧毁的事故。

4 原因分析，经查阅相关资料和分析认为：认为造成梅花触头过热故障主要有如下原因：

4.1梅花触头的动、静触头选用材料导电率过高，有些厂家采用表面镀锡，而不是采用镀银，造成接触面阻值增大而发热。

4.2梅花触头外面是由两个捆簧式弹簧作为紧力，长期使用老化，造成紧力下降，接触电阻增大发热。

4.3动静触头由于长期暴露在空气中运行，由于火电厂环境，容易受到水蒸气、腐蚀性尘埃和化学性气体的侵蚀，在触头表面形成氧化膜，使触头表面电阻增加，造成接触不良发热。

4.4使用检修过程中，由于手车抽拉，造成触头插入后翘头或插不到位，触头接触面不足，接触压力变小，造成接触电阻增大发热。

4.5虽然将开关容量由2000A更换为3150A，梅花触头数量增大，接触面积增大，但由于以上原因所致并没有从根本上解决触头发热隐患。

5 改造处理方法

根据对发电机出口断路器存在的问题分析的结论，决定将两台机组手车式断路器更换为固定式断路器，改造后供电系统简图见图2，

改造前对照设计院图纸及现场实际情况重新进行了设计，出具接线图，断路器安装在出线小室机11（机21）隔离刀之后柜内，通过铜排将隔离刀和发电机出口母排直接相连，取消了原手车梅花触头；6KV室内将原出口开关柜6104（6202）负荷侧电缆通过母排直接连接在主变低压侧，将变压器差动保护由两侧差动保护改为三侧差动保护，并将其它保护相应调整。

6 改造效果

自2008年12月更换为固定式断路器后，由于取消了梅花触头，从根本上解决了触头发热隐患和现场无法巡视检查的实际情况，运行至今没有出现由梅花触头发热引起的断路器损坏故障，实现了电厂安全发供电。