500kV新余變電站隔離開關操作異常分析及反事故措施

徐 羚，周 寧

（1.上海交通大學電子信息與電氣工程學院，上海 200240；2.國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200333）

上海500kV新余變電站于2012年6月5日投運，是500kV南橋及泗涇分區(qū)的聯(lián)絡點，擔負著上海西南部的電力供應重任；500kV系統(tǒng)采用3／2開關接線方式，目前連接南橋變、泗涇變各兩回。新余變500kV側(cè)系統(tǒng)采用蘇州阿?，m（ALSTOM）公司生產(chǎn)的T155－2H－GIS開關設備，其中隔離開關型號為T155－DS，采用分相操作系統(tǒng)，每相配1臺T155－ME電動操作機構(gòu)，該設備在500kV系統(tǒng)使用為全國首例。

2013年2月期間，新余變500kV側(cè)系統(tǒng)在倒閘操作過程中，有5只隔離開關（50531、50221、50122、50111、50231）發(fā)生了非全相分合閘故障，1只隔離開關（50131）發(fā)生了合閘不到位故障。為了找到500kV隔離開關在操作過程中發(fā)生故障的原因和解決措施，新余變增加了4次500kV倒閘操作，泗余5152線被迫停役27天，不但大大增加了設備計劃外停電時間，還導致新余變與泗涇變之間一直處于單回線運行狀態(tài)，給上海電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行帶來了較大隱患。

1 故障原因分析

1.1 隔離開關非全相動作

在倒閘操作過程中，新余變500kV H－GIS隔離開關在分合閘過程中多次發(fā)生兩相動作，一相未動的狀況。設備廠方人員在現(xiàn)場運維人員的配合下對隔離開關進行檢查。在檢查過程中通過隔離開關遙控試驗，發(fā)現(xiàn)故障相隔離開關的分合閘繼電器觸頭在帶電后不吸合，檢查分合閘繼電器各項參數(shù)正常，懷疑其觸頭可能存在“澀卡”，進行現(xiàn)場臨時處理后重試恢復正常。

由于此類故障［1］發(fā)生多次，廠方人員一時無法確認其他隔離開關的分合閘繼電器是否存在同類故障隱患，因此在進行故障線路停電檢修時，將發(fā)生故障的隔離開關分合閘繼電器拆下，送至法國總部檢驗，以期找到故障原因和解決措施。

1.2 隔離開關合閘不到位

2013年2月3日19：30，在對新余變1號主變50131隔離開關進行合閘操作中，發(fā)生了該隔離開關合閘不到位（但后臺自動化操作顯示屏顯示已處于合閘位置），500kV第一、二回路匯控柜交流電源失電，5013開關B相電容器爆裂。

1.2.1 故障直接原因

繼保人員在運維人員的配合下，對故障設備現(xiàn)場勘查，發(fā)現(xiàn)4種狀況。一是隔離開關在操作過程中，觸頭間存在嚴重放電痕跡，如圖1（a）所示；二是泗余線5011開關回路匯控柜內(nèi)的加熱器電源小開關（C16）、總開關（K40）及500kV第一／第二回路交流電源操作箱內(nèi)的交流電源切換裝置（即備自投）一段出線總開關（C63）跳閘；三是501127接地隔離開關C相的加熱器后部擋板有焦黑的痕跡，如圖1（b）所示；四是加熱器火線絕緣外皮破損，內(nèi)部銅線裸露，加熱器外殼有燒熔的痕跡，如圖1（c）所示。

圖1 故障設備狀況

分析認為，由于501127接地隔離開關C相的加熱器導線絕緣外皮破損，在50131隔離開關合閘操作過程中，震動導致加熱器導線裸露銅芯與外殼接觸形成“接地”短路（匯控柜內(nèi)所有部件外殼均接地），交流操作電源“接地”跳閘，合閘電機“失電”停止運轉(zhuǎn)，從而使隔離開關合閘不到位。

1.2.2 故障間接原因

通過分析技術圖紙與核實設備安裝狀況，確認了500kV第一／第二回路現(xiàn)場交流電源操作箱內(nèi)的泗余線5011開關回路匯控柜加熱器電源小開關（C16）、總開關（K40）及交流電源切換裝置一段出線總開關（C63）的接線，如圖2所示。

圖2 500kV回路現(xiàn)場操作箱交流電源接線

由圖2可以看出，500kV第一／第二回路現(xiàn)場交流電源箱內(nèi)的501127接地隔離開關C相加熱器回路在發(fā)生“接地”故障后，其泗余5011線開關匯控柜加熱器電源回路小開關（C16）應跳閘從而隔離故障點，泗余線5011開關匯控柜回路的交流電源總開關（K40）及交流電源切換裝置一段出線總開關（C63）在故障隔離后不應再跳閘。排除K40、C63開關本身存在故障的前提下（現(xiàn)場檢查確認K40、C63開關正常），C16、K40、C63開關同時跳閘，說明該“接地”故障所產(chǎn)生的短路電流，使3個開關都達到了瞬時動作條件。

結(jié)合圖3所示C系列與K系列開關動作特性曲線可知，當短路電流達到8倍額定電流以上（C系列開關瞬時動作電流為5倍額定電流，K系列開關瞬時動作電流為8倍額定電流）時，3個開關才會同時瞬時動作。而從圖1（c）所示的現(xiàn)場加熱器外殼熔化程度來看，故障時的短路電流超過300A，滿足3個開關（額定電流40A）同時瞬時跳閘的條件。

500kV第一／第二回路現(xiàn)場交流電源操作箱的工作電源，引自新余變380V站用電系統(tǒng)的一段、二段母線。正常運行時一段為常用電源，二段為備用電源。當一段母線失電后，交流電源切換裝置會自動切換使二段備用電源投入，以確?，F(xiàn)場交流電源操作箱不失電。但上述故障導致C63開關跳閘，使現(xiàn)場電源操作箱的常用電源消失，交流電源切換裝置并未動作。繼保人員通過仔細核查圖紙并咨詢廠家人員后得知，該交流電源切換裝置必須滿足：常用電源的交流出線總開關跳閘；380V站用電系統(tǒng)一段失電，才能執(zhí)行“備自投”。而上述故障僅導致常用電源的交流出線總開關（C63）跳閘，380V站用電系統(tǒng)一段并未失電，因此交流電源切換裝置的“備自投”條件不滿足。

圖3 C型及K型電源開關特性曲線

為了分析導致50131隔離開關在后臺自動化操控屏上的位置指示與現(xiàn)場實際位置指示不一致的原因，繼保人員對該隔離開關輔助接點的動作響應速度進行了現(xiàn)場測試，仔細核查了制造廠家提供的現(xiàn)場安裝圖紙等相關資料，發(fā)現(xiàn)新余站500kV H－GIS隔離開關的輔助接點在配置上存在問題：后臺自動化操控屏的位置指示輔助接點是快速翻轉(zhuǎn)型的，而現(xiàn)場實際位置指示輔助接點是普通型的。實測結(jié)果表明，接入后臺自動化操控屏的位置指示輔助接點，從分到合約為707 ms，而現(xiàn)場實際位置指示輔助接點則需要4 701 ms左右，比前者慢了約4 000ms。

根據(jù)后臺自動化操控信息記錄，50131隔離開關在合閘過程中，其接入后臺自動化操控屏的位置指示輔助接點先行閉合，2s后泗余5011線開關匯控柜加熱器電源回路小開關（C16）跳閘（內(nèi)部“接地”故障所致），導致隔離開關因合閘電機“失電”停轉(zhuǎn)而合閘不到位（與其“同步”的現(xiàn)場實際位置輔助接點也處于“未閉合”正確狀態(tài)），從而出現(xiàn)后臺自動化操控屏位置指示與現(xiàn)場實際位置指示不一致現(xiàn)象。

2 事故處理及運維反措

通過對新余變500kV隔離開關故障原因的分析，提出了9條相應的事故處理辦法及運維反事故措施。

一是更換在操作中發(fā)生故障的隔離開關分合閘接觸器；二是更換50131隔離開關及5013開關內(nèi)部6只電容器；三是重新設計隔離開關輔助接點，更換后臺遙信輔助接點與現(xiàn)場機械位置指示輔助接點，確保響應速度一致；四是敦促廠方盡快查明問題接觸器觸頭卡澀原因并制定相應的缺陷處理方案；對匯控柜內(nèi)各類部件的接線重新排查，消除導線表皮破損的隱患；五是在新余變現(xiàn)場增加500kV隔離開關分合閘接觸器備品；六是重新校核、調(diào)整交流電源空開配置方式，將匯控柜內(nèi)的交流電源總開關（K40型號）更換為K63型號［2］，消除內(nèi)部低壓交流回路“接地”故障時出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象；七是將現(xiàn)場交流電源箱內(nèi)的交流電源切換裝置出線總開關（C63）改為不帶脫扣保護的開關，防止因“接地”故障導致的交流電源箱“失電”；八是運維人員加強500kV設備特巡，對運行過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷要及時上報，盡快消除缺陷；九是熟悉和掌握站內(nèi)低壓交流回路圖紙，以便在事故處理時快速隔離故障點［3］。

3 結(jié)語

新余變電站500kV側(cè)系統(tǒng)T155－2H－GIS成套開關設備投運后，對500kV隔離開關在操作過程中發(fā)生故障的直接與間接原因進行深入分析，發(fā)現(xiàn)T155－2型開關設備存在隱患，交流操作電源在開關選型、保護配置、輔助接點配置等設計上存在不合理之處，給出了相應的事故處理方案，并提出了設備部件質(zhì)量檢查、交流電源開關選型、自動化輔助接點選用及設備日常運維等方面的反事故措施。

［1］吳智霞.某500kV變電站隔離開關合閘中途傳動機構(gòu)突然停止導致出線阻波器損壞等異常情況分析［J］.科技致富向?qū)В?012（26）：98.

［2］周鐵塔.開關電源的選型與維護［J］.電力系統(tǒng)通信，1997（2）：14－17.

［3］周聲華.新余站500kV H－GIS現(xiàn)場運行規(guī)程［S］.上海市電力公司檢修公司，2012.