一起 220 kV GIS開關(guān)故障分析及處理

商小峰，蔡宏飛，李傳才，徐東輝，費 宇，卞寅飛

(國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

0 概述

某變電站220 kV母聯(lián)開關(guān)GIS組合電器型號為ZF11-252(L)，斷路器型號為LW24-252，于2013-01-26投運。

2016-09-13，該220 kV母聯(lián)開關(guān)在運行中匯控柜“斷路器電機過流，過時報警”光字亮起。運維人員手動復(fù)歸后，光字仍亮起，計劃停電檢修。這是該GIS設(shè)備投入運行后第2次出現(xiàn)此類型的故障。參照同系列產(chǎn)品相關(guān)故障歷史信息，初步判斷為儲能行程開關(guān)故障。

1 開關(guān)故障處理

2016-09-19，檢修人員到達現(xiàn)場，對220 kV母聯(lián)開關(guān)進行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)母聯(lián)開關(guān)已被切換至分位，開關(guān)儲能電源空開已斷開，匯控柜“斷路器電機過流，過時報警”光字已消失?，F(xiàn)場合上儲能空開，就地對開關(guān)進行分合操作，“斷路器電機過流，過時報警”光字不再亮起，開關(guān)操作正常。釋放儲能后，對開關(guān)機構(gòu)進行切換檢查，發(fā)現(xiàn)儲能行程開關(guān)切換正常；對其細節(jié)檢查發(fā)現(xiàn)行程開關(guān)常開接點2根接線距離較近，并且其接線與機構(gòu)傳動連桿也較近，有觸碰的風險。儲能行程開關(guān)接線細節(jié)如圖1所示。

檢修人員對接線接點位置進行調(diào)整，增大2個接點之間的距離，并且對接線進行重新綁扎，使其盡可能遠離機構(gòu)傳動連桿。故障處理后接線如圖2所示。

2 故障原因分析

結(jié)合現(xiàn)場對行程開關(guān)的檢查，分析告警光字先出現(xiàn)且無法復(fù)歸、后又消失的情況，初步認為此次故障是由儲能行程開關(guān)的接點短時間短路后又恢復(fù)所致。

圖1 儲能行程開關(guān)接線細節(jié)

圖2 故障處理后接線

(1) 儲能行程開關(guān)不適宜在長期潮濕環(huán)境中工作，接點距離近，短路風險高。母聯(lián)開關(guān)機構(gòu)采用的行程開關(guān)為OMRON生產(chǎn)的X-10GM2-B反向動作滾珠擺桿型微動開關(guān)，該款開關(guān)采用緊湊型設(shè)計，常開接點中心距離為2 cm，邊沿最短距離為1.2 cm；接線采用螺釘緊固端子(帶內(nèi)齒彈簧墊圈)搭接，接線端部裸露。經(jīng)測量，其實際絕緣距離小于1 cm。依照OMRON提供的使用指導(dǎo)手冊，該微動開關(guān)的使用環(huán)境濕度為(85±5)% RH。在高溫潮濕的環(huán)境中使用此開關(guān)，接點短路的風險很高；長時間在上述環(huán)境中使用此開關(guān)，容易導(dǎo)致接點接觸不良和腐蝕引起的破損等功能性障礙。

(2) 故障發(fā)生在臺風季節(jié)，機構(gòu)箱內(nèi)潮氣較重，容易誘發(fā)接點短路。該變電站位于浙江東北部，長江三角洲杭嘉湖平原腹地，江、海、湖、河交匯之處。該地區(qū)屬亞熱帶季風區(qū)，年平均氣溫在15.4—16.4 ℃，日照時數(shù)常年為2 007—2 179 h。多年平均年降水量為1 193.2 mm，但分布不均，時序上呈“雙峰型”特點：5—6月梅雨集中，常常發(fā)生洪澇；8—9月常有臺風和極峰大雨。

該GIS操作機構(gòu)的密封性不好，沒有有效的防進水措施，在大風大雨情況下容易出現(xiàn)箱體積水。檢查母分開關(guān)三相機構(gòu)箱，發(fā)現(xiàn)C相箱體積水。

(3) 機構(gòu)箱內(nèi)沒有常投加熱裝置，箱體內(nèi)濕度大，箱體內(nèi)設(shè)備長期處于潮濕的工作環(huán)境中，導(dǎo)致箱體內(nèi)特別是各線束上霉點較多。檢查機構(gòu)箱中的加熱器，該批次GIS設(shè)備中的加熱器由溫濕度控制器控制，實際運行中未投入，所以才導(dǎo)致箱體內(nèi)濕度較大。

3 缺陷影響及風險

“斷路器電機過流，過時報警”屬于該批次設(shè)備出現(xiàn)的典型性故障，暴露了此類GIS開關(guān)機構(gòu)在行程開關(guān)、箱體密封性以及主動防潮等3方面的缺陷。長此以往，將可能導(dǎo)致更加嚴重的情況發(fā)生。

(1) 該類行程開關(guān)在高濕度環(huán)境中運行，易導(dǎo)致接點狀態(tài)與實際儲能位置不符，使“斷路器電機過流，過時報警”情況再次出現(xiàn)。同批次產(chǎn)品都采用該款行程開關(guān)，在高濕度運行環(huán)境下容易導(dǎo)致接線位置短路或內(nèi)部接點腐蝕，使開關(guān)無法正常分合操作，再次出現(xiàn)“斷路器電機過流，過時報警”。

(2) 開關(guān)機構(gòu)內(nèi)其他接點因受潮短路，導(dǎo)致開關(guān)誤動。線束上布滿霉點是機構(gòu)內(nèi)各接點存在受潮短路風險的前兆，隨著時間的推移，會影響回路中接點的狀態(tài)，嚴重的可致開關(guān)誤動。

(3) 機構(gòu)箱有滲水風險，若內(nèi)部長期積水或受潮，易導(dǎo)致箱體銹蝕，使箱體密封性下降。實際運行情況暴露了該類型GIS開關(guān)機構(gòu)箱抗風雨能力差的缺點，在多雨天氣容易有滲水。同時，機構(gòu)箱體材料耐腐蝕較差，長期在潮濕環(huán)境中會加速材料老化，最終導(dǎo)致穿孔，形成惡性循環(huán)。

4 處理措施

(1) 更改該批次行程開關(guān)接線方式或更換行程開關(guān)。參照此次消缺方法，更改同批次開關(guān)機構(gòu)內(nèi)的行程開關(guān)接線方式，增大接點距離，可有效降低短路風險。同時，對于已受潮的行程開關(guān)，在檢修條件允許的情況下應(yīng)進行更換。

(2) 將由溫濕度控制器控制的加熱器更改為低功率常投加熱器。因本地區(qū)降水量豐富，四季空氣潮濕，導(dǎo)致機構(gòu)箱積水和受潮風險都較高，應(yīng)將同批次開關(guān)機構(gòu)內(nèi)的加熱器更換為低功率常投加熱器，以防止機構(gòu)受潮。

(3) 加強雨水密集時段巡視，做好積水排除工作。本地區(qū)降雨量在時序上呈“雙峰型”特點，運維部門應(yīng)加強梅雨季節(jié)和臺風季節(jié)的巡視工作，防止箱體積水，并保障加熱器的正常運行。

(4) 針對該廠家該類型GIS開關(guān)機構(gòu)箱易進水、受潮風險高的情況，建議在全省范圍內(nèi)進行機構(gòu)排查工作，重點檢查機構(gòu)箱防進水設(shè)計問題和加熱器投運情況，并進行改進。

參考文獻：

1 韓玉停．110 kV GIS設(shè)備故障原因分析[J].電力安全技術(shù)，2011，13(9)：32-33.