加熱器故障引起的刀閘操作異常案例的原因分析及改進措施

王軍玉

（廣東電網(wǎng)有限責任公司惠州供電局，廣東 惠州 516001）

變電站高壓電氣設備的交流動力電源是設備電機轉動的動力來源，其穩(wěn)定性與可靠性對設備操作過程的連貫性至關重要，若設備在動作過程中失去動力電源，將導致拉弧放電、觸頭灼傷、甚至設備爆炸等嚴重后果。某電氣設備廠商生產(chǎn)的T155-2型SF6封閉式組合電器開關間隔，主要組成元件包括斷路器、刀閘、地刀、快速地刀、電流互感器、套管等經(jīng)優(yōu)化組合封閉在接地的金屬外殼內(nèi)，充以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。斷路器、刀閘、地刀、快速地刀均有機構箱，開關間隔有一匯控柜。500kV某乙線間隔一次接線圖如圖1。

1 故障案例

某變電站500kV設備為戶外HGIS，采用3/2接線方式供電，在500kV某乙線線路1M側5022開關間隔送電倒閘操作過程中，當執(zhí)行“合上50222刀閘”時，該刀閘氣室內(nèi)傳出劇烈的放電聲音，從該氣室的觀察窗看到弧閃，現(xiàn)場及監(jiān)控后臺機檢查該刀閘合閘不到位，匯報調(diào)度后經(jīng)調(diào)度令斷開該串線路2M側5023開關以隔離故障。隔離故障后，運行人員現(xiàn)場初步檢查，發(fā)現(xiàn)5022開關匯控柜內(nèi)“加熱器、照明電源”及500kV 第二串動力箱（二）內(nèi)“5022開關匯控柜380V交流電源空開”在跳開位置。

2 初步分析

根據(jù)現(xiàn)場設備情況，初步分析原因如下：在50222刀閘合閘過程中，5022開關匯控柜加熱器出現(xiàn)故障，跳開5022開關匯控柜內(nèi)“加熱器、照明電源”空開及上級電源500kV 第二串動力箱（二）內(nèi)的“5022開關匯控柜380V交流電源”空開，導致50222刀閘電機失去操作電源，電機停止運轉，刀閘動觸頭停止動作，而動觸頭已經(jīng)進入靜觸頭屏蔽罩，但未能完全與靜觸頭接觸，合閘不到位，動靜觸頭之間有電壓差，出現(xiàn)拉弧放電現(xiàn)象。放電導致動觸頭金屬燒損，在動觸頭屏蔽罩上累積白色粉狀分解物。

3 故障排查

經(jīng)分析，判斷出故障發(fā)生在5022 開關間隔匯控柜內(nèi)加熱照明電源回路，故使用數(shù)字兆歐表對各分支回路進行絕緣電阻測試。

對5022開關ABC三相機構箱加熱器支路進行對地絕緣電阻測試，發(fā)現(xiàn) A相機構箱內(nèi)加熱器支路絕緣異常，僅為0.001MΩ(兆歐表1000V)，而正?；芈纷柚导s為2000MΩ。隨后對5022開關A相機構箱加熱器支路進行檢查，發(fā)現(xiàn)該相加熱器L極接線端子對加熱器散熱片外殼絕緣異常，僅為0.002MΩ(兆歐表1000V)，正常的加熱器約為1159MΩ(兆歐表1000V)，判斷為5022開關A相機構箱加熱器本體絕緣損壞，加熱器電源回路通過機構箱對地短路。該站已發(fā)現(xiàn)同廠家同型號存在短路現(xiàn)象的加熱器數(shù)量已達13個，故可判斷此批次加熱器存在家族性質(zhì)量缺陷。經(jīng)查看，5022開關間隔匯控柜雙電源自動切換裝置（DPT）在此異常情況下并未動作，未實現(xiàn)在一路進線交流電源失壓的情況下，自動切換至另一路進線交流電源。該裝置切換模式在“手動”位置，設備廠家說明書中未做明確要求，而廠家在安裝調(diào)試后未將其設置為“自動”模式。5022開關間隔匯控柜及各機構箱交流電源回路圖如圖2。

圖2 5022開關間隔匯控柜及各機構箱交流電源回路圖

4 故障原因

綜上所述，發(fā)生這起刀閘操作過程中停止，導致觸頭放電灼傷的原因如下。

（1）開關機構箱內(nèi)加熱器存在家族性質(zhì)量缺陷，其二次回路對地短路。

（2）設備交流動力電源回路設計存在隱患，加熱、照明電源與開關、刀閘電機電源共用上一級總空開。

（3）匯控柜內(nèi)加熱器電源空開與上一級動力箱內(nèi)交流動力總空開級差配合有誤，故加熱電源回路發(fā)生故障時，短路電流超過動力箱總空開的瞬時脫扣電流值，使動力箱出線空開跳閘，導致電機電源失壓。

（4）開關間隔匯控柜內(nèi)雙電源自動切換裝置模式設置不合理。

5 改進措施

針對以上四點原因，提出下列四點改進措施。

（1）更換全站500kV區(qū)域設備加熱器為合格產(chǎn)品。圖3為5022開關間隔交流動力電源回路示意圖。

（2）按圖4方案整改交流動力回路，即將設備箱體內(nèi)加熱、照明的交流電源與設備交流動力電源上一級的空氣開關獨立開來，使得加熱、照明的交流電源因故障后，不影響設備交流動力電源。

（3）根據(jù)正確的級差配合，配置各回路上下級空開。

（4）將開關間隔匯控柜內(nèi)雙電源自動切換裝置模式設置為“自動”，并定期檢查、測試。

圖3 5022開關間隔交流動力電源回路示意圖

圖4 5022開關間隔交流動力電源回路整改后示意圖