一起220kV斷路器斷口絕緣擊穿故障分析

李遵守 周開峰

（保定供電公司，河北 保定 071000）

2010年8月，某220kV線路A相故障，220kV站213斷路器保護(hù)動(dòng)作，跳開A相斷路器，重合閘未動(dòng)作。A相跳開后 156ms重新出現(xiàn)故障電流，持續(xù)時(shí)間約12ms，兩套保護(hù)分別發(fā)三跳、永跳令，跳開三相斷路器。

故障發(fā)生時(shí)，該地區(qū)為雷雨天氣，閃電頻繁?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)任何檢修工作，無(wú)倒閘操作，斷路器運(yùn)行正常。斷路器自投運(yùn)以來各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，未發(fā)生過任何故障及缺陷。

1 繼電保護(hù)動(dòng)作信息

0ms 線路 A相故障，213側(cè)故障電流最大有效值為26kA。

15ms 線路兩側(cè)RCS931BM保護(hù)差動(dòng)動(dòng)作。

25ms 線路兩側(cè)PSL603GC保護(hù)差動(dòng)動(dòng)作。

48ms 213斷路器A相滅弧，A相斷路器成功切除故障電流。

204ms 213斷路器 A相再次出現(xiàn)故障電流，最大有效值為18kA（據(jù)錄波圖顯示）。

223ms 213斷路器RCS931BM保護(hù)非全相故障 三跳（在跳閘邏輯中）。

252ms 213斷路器 A相故障電流消失（據(jù)錄波圖顯示）。

通過錄波圖分析，保護(hù)裝置動(dòng)作正確，213斷路器A相跳開156ms后重新出現(xiàn)故障電流（持續(xù)時(shí)間約 12ms），致使保護(hù)分別發(fā)三跳、永跳令，斷路器單相故障也未重合。

2 故障情況檢查

針對(duì)斷路器A相跳開156ms后重新出現(xiàn)故障電流這一不明原因現(xiàn)象，工作人員制定了檢查方案，進(jìn)行了一系列深入檢查。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查

專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，33#耐張塔 A相引流線懸垂合成絕緣子、32#直線塔 A相懸垂合成絕緣子（雙串）有雷擊放電痕跡。

對(duì)213斷路器進(jìn)行氣體分解物試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)A相硫化氫含量111.2μL/L，二氧化硫含量35.5μL/L，氣體分解物嚴(yán)重超標(biāo)，測(cè)試過程中工作人員聞到有臭味。B、C兩相硫化氫和二氧化硫含量均為零，未檢出分解物。斷路器三相 SF6氣體含水量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，外觀檢查無(wú)異常。

2.2 斷路器解體檢查

將斷路器返廠解體后發(fā)現(xiàn)，斷路器滅弧室內(nèi)有大量白色粉末，如圖1所示。

圖1 解體后的斷路器滅弧室

滅弧室灼燒痕跡如圖2所示。

圖2 滅弧室內(nèi)灼燒痕跡

3 原因分析

故障斷路器為蘇州 AREVA高壓電氣有限公司產(chǎn)品，型號(hào)為 GL314-252。該斷路器自 2007年 11月投運(yùn)后，預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，未進(jìn)行過補(bǔ)氣，未發(fā)生過任何缺陷。根據(jù)錄波圖及氣體分解物測(cè)試結(jié)果分析推斷，故障發(fā)生過程如下。

3.1 第一次出現(xiàn)故障電流

根據(jù)錄波圖及線路查線結(jié)果分析，線路33#（距故障斷路器近）塔遭受雷擊造成絕緣子表面閃絡(luò)，故障電流為 26kA，持續(xù)時(shí)間 50ms，斷路器成功切除故障電流。

3.2 第二次出現(xiàn)故障電流

A相故障切除后約 156ms（此時(shí)未達(dá)到重合閘0.8s動(dòng)作出口時(shí)間，A相斷路器處于斷開狀態(tài)），32#塔遭受第二次雷擊，上端金屬件對(duì)下端均壓環(huán)直接擊穿，同時(shí)造成斷路器斷口擊穿，重新產(chǎn)生故障電流，兩套保護(hù)分別三跳、永跳出口，跳開三相斷路器。由于合成絕緣子具有自恢復(fù)特性，而且絕緣子表面沒有形成閃絡(luò)，故障點(diǎn)電弧自行熄滅。

3.3 雷電定位系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)

故障發(fā)生當(dāng)晚為雷雨天氣，故障發(fā)生時(shí)段1分鐘內(nèi)雷電定位系統(tǒng)顯示 31-32＃桿塔落雷 1次，雷電流幅值為53.9kA，并有反擊1次?，F(xiàn)場(chǎng)查線在32#、33#塔各發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)1處。

4 結(jié)論

從以上分析結(jié)果綜合來看，線路在第一次發(fā)生雷擊時(shí)，斷路器成功切除故障，約156ms后遭受第二次雷擊，在未到達(dá)重合閘動(dòng)作時(shí)間（0.8s）前，斷口遭到擊穿，重新產(chǎn)生故障電流，保護(hù)動(dòng)作三跳、永跳出口，跳開三相斷路器。雷擊是造成本次斷路器損壞的原因。

措施及建議：

1）線路故障跳閘后，專業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)故障數(shù)據(jù)、錄波圖等資料的分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)原因不明現(xiàn)象或異常波形圖時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)一次設(shè)備的檢測(cè)，避免留下隱患。

2）對(duì)于220kVSF6斷路器雷電沖擊和工頻耐壓型式試驗(yàn)，設(shè)備生產(chǎn)廠家有必要考慮斷路器在分位時(shí)斷口承受雷電波和工頻電壓作用的極端情況，提高耐雷水平。

3）對(duì)已發(fā)生過雷電波侵入造成斷路器等設(shè)備損壞的變電站，應(yīng)在出線間隔入口處裝設(shè)金屬氧化物避雷器。

4）應(yīng)密切關(guān)注氣候變化，定期對(duì)設(shè)備運(yùn)行地區(qū)平均雷暴日數(shù)和平均落雷密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，位于多雷區(qū)且多次發(fā)生雷擊跳閘的線路，在常規(guī)防雷措施不佳的情況下應(yīng)安裝線路避雷器[1-2]。

[1] 朱寶森.SF6斷路器技能考核培訓(xùn)教材[M].北京:中國(guó)電力出版社,2003.

[2] 孫寶成,劉貴先.變電檢修高級(jí)工[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.