國(guó)產(chǎn)500kV SF6罐式斷路器內(nèi)部閃絡(luò)故障分析

【摘要】對(duì)某變電站一臺(tái)國(guó)產(chǎn)500kV SF6罐式斷路器內(nèi)部閃絡(luò)故障進(jìn)行處理。通過罐體內(nèi)部SF6氣體組分分析及解體檢查，辨明故障原因?yàn)閿嗦菲鲀?nèi)部存在金屬雜物，使得絕緣強(qiáng)度降低，在合閘送電過程中，引起屏蔽罩對(duì)內(nèi)部罐體直接放電，導(dǎo)致絕緣擊穿。建議提高設(shè)備巡視質(zhì)量、加強(qiáng)超聲波局部放電檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】SF6罐式斷路器；閃絡(luò)；分析；建議

引言

SF6罐式斷路器是變電站設(shè)備的重要組成部分，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滅弧性能優(yōu)良、斷口間絕緣不受大氣環(huán)境影響、便于維修等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)[1-2]。隨著SF6罐式斷路器的大量應(yīng)用及重要性的提高，對(duì)其絕緣性能也越來越受到重視，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外罐式斷路器因金屬顆粒及異物引起的絕緣故障率>20%[3]。對(duì)此，本文通過一起500kV國(guó)產(chǎn)SF6罐式斷路器內(nèi)部閃絡(luò)故障，查找、分析故障原因，提出運(yùn)維檢修建議，防止類似故障發(fā)生。

1、故障經(jīng)過

某500kV變電站的500kV電氣一次部分為雙母線3/2接線，電氣接線圖見圖1所示。5031開關(guān)由檢修轉(zhuǎn)為運(yùn)行過程中，首先合上50311、50312刀閘，在50311刀閘即將合閘到位瞬間，刀閘C相產(chǎn)生弧光，引起500kV I母線串代的5011開關(guān)臨時(shí)相電流速斷保護(hù)動(dòng)作（配合5031開關(guān)送電加裝的臨時(shí)保護(hù)），5011開關(guān)跳閘。

2、故障開關(guān)辨別及試驗(yàn)

2.1故障發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員巡視設(shè)備無異常。通過故障錄波顯示故障點(diǎn)為0.5km，二次故障電流為5.3A（電流互感器變比：3000/1），折合到一次側(cè)故障電流約為15900A，故判斷為5031開關(guān)內(nèi)部存在故障。

2.2對(duì)5031開關(guān)進(jìn)行SF6氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)5031開關(guān)C相內(nèi)部SO2含量10.1ppm，明顯異常，按照經(jīng)驗(yàn)判斷，當(dāng)SO2含量為10-20ppm時(shí)，設(shè)備內(nèi)部存在放電可能。

結(jié)合故障現(xiàn)象及檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，判斷為5031開關(guān)C相內(nèi)部發(fā)生放電閃絡(luò)故障。

3、解體檢查

故障后，打開5031開關(guān)C相靠近I母線側(cè)人孔蓋進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象。

罐體底部有大量白色粉末，屏蔽罩下方罐體底部表面有明顯電弧灼傷痕跡，從放電痕跡上看屬于對(duì)端異物，造成兩點(diǎn)間氣隙放電；同時(shí)屏蔽罩大半圓側(cè)放電部位燒蝕嚴(yán)重，邊緣處被燒蝕掉直徑30mm缺口，如圖2所示。

4、故障原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況認(rèn)為，造成此次放電故障的原因?yàn)閿嗦菲鲀?nèi)部存在金屬微粒，在合閘送電過程中，造成屏蔽罩對(duì)內(nèi)部罐體放電，下面對(duì)發(fā)生故障的三種現(xiàn)象進(jìn)行原因分析。

4.1斷路器罐體內(nèi)部存在金屬微粒引發(fā)故障原因分析

由于斷路器內(nèi)部絕緣采用稍不均勻電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)有金屬微粒存在時(shí)，會(huì)改變內(nèi)部電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，使得絕緣強(qiáng)度降低，引發(fā)放電故障。

斷路器內(nèi)部金屬微粒產(chǎn)生的原因主要有：

1）制造工藝控制不嚴(yán)，應(yīng)清理的螺絲孔未清理干凈；

2）運(yùn)行過程中由于摩擦、碰撞等原因產(chǎn)生的金屬微粒；

3）傳動(dòng)試驗(yàn)操作（主要為重合閘試驗(yàn)）時(shí)，振動(dòng)下金屬微粒。

4.2故障發(fā)生在送電過程中原因分析

由于斷路器操作時(shí)會(huì)引發(fā)震動(dòng)，以及斷路器操作時(shí)產(chǎn)生的氣流吹動(dòng)金屬微粒，使金屬微粒發(fā)生位移。當(dāng)金屬微粒移至導(dǎo)電部分附近時(shí)，其端部在電場(chǎng)作用下可能浮起，從而進(jìn)一步造成開關(guān)內(nèi)部絕緣降低，誘發(fā)絕緣性故障。合刀閘過程中引發(fā)的故障，主要是由于斷路器在送電前例行試驗(yàn)或保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)操作時(shí)的振動(dòng)以及操作的氣流已使金屬微粒移至屏蔽罩與罐體之間，合刀閘時(shí)產(chǎn)生的操作過電壓，引發(fā)絕緣放電故障。

4.3放電故障為屏蔽罩對(duì)罐體放電原因分析

斷路器內(nèi)部帶電部位中屏蔽罩對(duì)罐體距離最小，是放電故障極易發(fā)生的部位，同時(shí)屏蔽罩為分體式結(jié)構(gòu)，即由大小半圓拼接而成，很容易因安裝產(chǎn)生錯(cuò)位而出現(xiàn)棱角，導(dǎo)致電場(chǎng)集中，發(fā)生放電。

5、故障處理

由于此次故障是由于斷路器內(nèi)部存在金屬微粒所致，且放電過程中，屏蔽罩受損嚴(yán)重。為杜絕類似故障發(fā)生，決定采取以下措施：1）更換受損的屏蔽罩；2）在確保檢修工藝的條件下，對(duì)斷路器內(nèi)部進(jìn)行徹底清掃；3）檢修完成后，對(duì)斷路器按照規(guī)程要求進(jìn)行交流耐壓等相應(yīng)的試驗(yàn)。

6、結(jié)束語

此次斷路器設(shè)備故障分析和研究表明，制造工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和運(yùn)行維護(hù)等直接關(guān)系到設(shè)備能否安全、可靠的運(yùn)行。建議提高設(shè)備巡視質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的初期故障；適時(shí)開展SF6氣體組分分析工作及應(yīng)用紅外成像技術(shù)檢測(cè)電力設(shè)備是否存在放電和發(fā)熱現(xiàn)象，盡早發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備隱患；加強(qiáng)SF6罐式斷路器超聲波局部放電帶電檢測(cè)，對(duì)保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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