一起開關(guān)柜故障引發(fā)220kV主變跳閘的故障分析

摘要：本文通過對某220KV變電站開關(guān)柜故障情況介紹，分析了事故地點(diǎn)原因，并提出了一些合理化建議。

關(guān)鍵詞：跳閘；故障；保護(hù)；手段

1、事件概況

2011年5月11日15時(shí)，220KV彩云變10KV彩5電容器投運(yùn)時(shí)5彩容1柜故障，彩1022、4彩容1、5彩容1斷路器跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)5彩容1開關(guān)柜CT上部一次引線相間發(fā)生三相短路，5彩容1CT二次線燒毀。故障前運(yùn)行方式：彩1022（CT變比4000/5）帶10kV南母II段運(yùn)行；4彩容、5彩容（CT變比600/5）均在南母II段運(yùn)行。

2、繼電保護(hù)情況

2.1保護(hù)動(dòng)作情況

經(jīng)過對現(xiàn)場保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告、故障錄波報(bào)告、故障信息系統(tǒng)報(bào)告等分析，情況如下：

彩2主變保護(hù)A盤后備保護(hù)III側(cè)過流I段動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)間15：01：17：475，相對動(dòng)作時(shí)間805；二次動(dòng)作電流30A；

彩2主變保護(hù)B盤后備保護(hù)III側(cè)過流I段動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)間15：01：18：176，相對動(dòng)作時(shí)間805；二次動(dòng)作電流30A；

4、5彩容保護(hù)低電壓動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)間15：01：18；

由此可見，1022動(dòng)作后，南母II段母線失壓導(dǎo)致電容器隨后動(dòng)作。

2.2繼電保護(hù)動(dòng)作分析

現(xiàn)場檢查1022、4彩容、5彩容開關(guān)，發(fā)現(xiàn)5彩容斷路器下端和CT上端頭之間燒焦痕跡嚴(yán)重，確定為故障點(diǎn)。其中：主變后備保護(hù)III側(cè)過流保護(hù)范圍為1022CT下端開始到10kV南母II段母線、各條分路，電容器過流保護(hù)范圍為CT下端開始。5彩容斷路器下端和CT上端頭有短路，電流明顯增大，二次短路電流最大值30A，由于在電容器電流保護(hù)范圍之外且南母II段仍帶電，不滿足電容器保護(hù)動(dòng)作條件，電容器保護(hù)不動(dòng)作，主變后備保護(hù)III側(cè)電流一段定值10.5A，此時(shí)，后備保護(hù)III側(cè)電流一段動(dòng)作，1022跳閘，南母II段失壓，4彩容、5彩容低電壓動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作正確。

3、原因分析

3.1、彩5電容器試驗(yàn)情況

1、2011年5月10日彩云變彩5電容器保護(hù)過流動(dòng)作，5彩容1開關(guān)動(dòng)作跳閘。檢修人員現(xiàn)場對彩5電容器組進(jìn)行檢查、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，因彩5電抗容器圍欄內(nèi)有小動(dòng)物進(jìn)入（貓），造成彩5電容器串聯(lián)電抗器A、B相間短路，A、B相間有明顯放電痕跡。

檢修人員對彩5電容器組及電纜進(jìn)行了例行的檢查試驗(yàn)，檢查設(shè)備除有明顯短路放電痕跡外無其他異常，試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，見附件1；彩5電容器組高壓電纜外觀檢查及絕緣均合格。

2、將該次測量結(jié)果進(jìn)行溫度修正后與2009年12月測量結(jié)果比較無明顯異常，其他試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)值與2009年12月測量結(jié)果比較均正常。

3、5月12日對彩5電容器組各元件及高壓電纜又進(jìn)行了檢查試驗(yàn)，各試驗(yàn)數(shù)據(jù)與5月10日數(shù)據(jù)對比無明顯變化，結(jié)論正常。

4、通過3次檢查及試驗(yàn)情況可判斷，因小動(dòng)物造成的短路發(fā)生在A、B相電抗器引線之間，彩5電容器組各元件無損壞及異常，僅對A相電抗器外部造成一定放電痕跡，無影響運(yùn)行的問題。但5月10日未對5彩容1開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2、5彩容1開關(guān)柜檢查情況

1、5月11日，彩云變5彩容1柜故障后，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在開關(guān)柜內(nèi)CT上部一次引線相間發(fā)生三相短路，外觀檢查其中B、C相短路痕跡較嚴(yán)重，A相為輕微燒傷，本體開關(guān)內(nèi)金屬隔板受電弧熱浪造成變色和輕微變形，開關(guān)柜后下部玻璃觀察窗承受壓力釋放破裂，避雷器、零序CT、開關(guān)手車等其他元件外觀無明顯異常。

2、5月12日，對5彩容1開關(guān)柜內(nèi)避雷器及CT進(jìn)行了檢查試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)避雷器工頻放電電壓由原29千伏降低為24千伏，分析為受過電壓造成內(nèi)部閥片部分擊穿。CT檢查發(fā)現(xiàn)三相CT外絕緣均受損。

3、可判斷為因操作過電壓造成CT上部引線處短路并造成避雷器內(nèi)部故障。

3.3、分析結(jié)論

1.從避雷器的試驗(yàn)結(jié)論可分析，系統(tǒng)應(yīng)產(chǎn)生操作過電壓，操作過電壓的理論數(shù)值為最大相電壓的3～4倍，設(shè)備出廠時(shí)已考慮過電壓的能力，但操作過電壓屬諧振過電壓，振蕩頻率由幾十赫茲到幾千赫茲，并且振蕩波形對設(shè)備放電電壓水平有很大影響，并非恒定。

2. 5月10日電容器過流I段動(dòng)作跳閘，故障電流應(yīng)大于1400A，該CT額定電流為600A，單從本次跳閘來說不應(yīng)對CT內(nèi)外部絕緣造成破壞，但電容器柜屬于長期大負(fù)荷運(yùn)行的設(shè)備（正常負(fù)荷電流約為440A左右），CT的接線端子較小，不排除長期運(yùn)行有內(nèi)、外部發(fā)熱的情況，而過流跳閘大電流產(chǎn)生的電動(dòng)力和熱效應(yīng)也會(huì)對CT的接線端子連、內(nèi)部絕緣造成影響。

3.根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，CT內(nèi)、外部絕緣均已破壞，可判斷該故障起因?yàn)镃T絕緣內(nèi)、外絕緣未承受操作過電壓而造成接地后引發(fā)CT上部接線端子處三相短路。

4、設(shè)備處理方案

事故發(fā)生后，對于相關(guān)設(shè)備，需采取以下措施：對彩5電容器進(jìn)行檢查及試驗(yàn)；對5彩容1柜對應(yīng)上方母線室內(nèi)下部母線進(jìn)行熱縮處理；更換5彩容1CT及一次引線、柜內(nèi)避雷器、開關(guān)靜觸頭封閉絕緣罩；5彩容1開關(guān)柜金屬隔板進(jìn)行防腐處理。

5、建議措施：

針對本事故發(fā)生的經(jīng)過及原因分析，應(yīng)從以下幾個(gè)方面預(yù)防，避免同樣的事故發(fā)生。

（1）完善金屬鎧裝中置柜的母線熱縮工作，加強(qiáng)絕緣。

（2）加強(qiáng)對封閉開關(guān)柜的監(jiān)視，如遙感測溫、手持便攜局放等，同時(shí)重視相關(guān)設(shè)備的驅(qū)潮工作。

（3）改造及加高現(xiàn)有運(yùn)行電容器圍欄，采取防小動(dòng)物攀爬措施；電容器電抗器母排加熱縮，避免相間短路。

（4）電容器、電抗器等無功設(shè)備跳閘后，應(yīng)增大檢查試驗(yàn)范圍，對開關(guān)柜進(jìn)行檢修試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉衍 張弦，高壓開關(guān)柜故障分析及防范措施[J]，江西電力，2013年第6期

[2]淺析10千伏高壓開關(guān)柜常見故障處理[J]，價(jià)值工程，2011年第28期

作者簡介：

徐金雄，（1984.10-），男，漢族，湖北黃梅人，講師，碩士，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面教育研究