某500kV變電站一起斷路器開關(guān)跳閘故障分析討論

陳小平

摘? 要：某年月日，500kV某變電站#3主變檢修預(yù)試工作結(jié)束，按照調(diào)度令進行恢復(fù)送電操作。當發(fā)現(xiàn)在合上23-2刀閘時（此時23開關(guān)尚在斷位），#3主變和500kV#2母線的差動保護動作，跳開#1主變12開關(guān)、某線43開關(guān)和某I線52開關(guān)，進一步造成某個110kV電站全站停電情況，經(jīng)核實，主要是因為一起不按程序指令操作所造成的。文章對整個事件進行總結(jié)分析，對以后的電網(wǎng)運行工作有著非常重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：跳閘;差動保護;指令

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）34-0071-02

Abstract： On the day of a certain year， the pre-test work of the #3 main transformer maintenance of a substation of 500kV was completed， and the power transmission operation was resumed in accordance with the dispatching order. When it is found that when the 23-2 switch is closed （when the 23 switch is still broken）， the differential protection action of the #3 main transformer and the 500kV#2 bus jumps off the #1 main transformer 12 switch， a certain line 43 switch and an I line 52 switch. It is verified that the power outage of a 110kV power station is mainly caused by not operating according to the program instructions. This paper summarizes and analyzes the whole event， which has a very important guiding significance for the future power grid operation.

Keywords： tripping; differential protection; instruction

引言

電力系統(tǒng)變電站安全運行是保障電能連續(xù)輸送的核心，其中變壓器是整個電力系統(tǒng)的心臟，如何保證變壓器安全穩(wěn)定運行，為之配套安置了一系列的保護措施，但仍然存在非常情況造成變壓器發(fā)生故障，本文就結(jié)合一起變壓器跳閘的案例進行分析探討，以對今后工作作為借鑒指導(dǎo)。

1 事故概況

（1）天氣。故障前天氣簡況描述，當日天氣多云，相對濕度約40%，溫度20℃。（2）故障現(xiàn)象及保護動作情況。某年月日，500kV某變電站#3主變檢修預(yù)試工作結(jié)束，按照調(diào)度令進行恢復(fù)送電操作。23：01：26，在合上23-2刀閘時（此時23開關(guān)尚在斷位），#3主變和500kV#2母線的差動保護動作，跳開#1主變12開關(guān)、某線43開關(guān)和某I線52開關(guān)。（3）故障錄波圖。查詢故障錄波，主要是差動保護動作概況。

2 現(xiàn)場檢查

2.1 故障相開關(guān)基本信息

生產(chǎn)廠家：西安高壓開關(guān)廠;型號：LW13-500;短路開斷電流：50kA/3s。

出廠日期及編號：2004年3月，出廠編號141;投運日期： 2004年6月;額定電流：3150A。

2.2 歷史預(yù)防性試驗情況

某年8月28-30日，23開關(guān)按年度預(yù)試計劃進行了預(yù)防性試驗。試驗項目為絕緣電阻、直流電阻測量和SF6氣體微水試驗，試驗結(jié)果均正常。

2.3 現(xiàn)場檢查情況

故障發(fā)生后，現(xiàn)場檢修人員立即進行了現(xiàn)場勘查，檢查到23-2刀閘支持絕緣子、操作絕緣子無異物及放電痕跡，刀閘至23開關(guān)的引線支持絕緣子及引線無異常。

檢查23開關(guān)套管及機構(gòu)、引線無異常。

根據(jù)以上檢查結(jié)果，結(jié)合繼電保護動作信息，初步判斷故障原因為開關(guān)內(nèi)部發(fā)生了閃絡(luò)。故障后第三天，廠方技術(shù)人員趕到事故現(xiàn)場，共同分析事故原因，最終確認故障點在23開關(guān)A相本體內(nèi)部，現(xiàn)場決定對開關(guān)進行解體檢查。通過打開開關(guān)側(cè)面蓋板后，發(fā)現(xiàn)23開關(guān)A相500kV#2母線側(cè)靜觸頭屏蔽罩對斷路器罐體有明顯的放電痕跡，開關(guān)內(nèi)部未見異物，罐底部有放電產(chǎn)生的白色粉末及少許金屬顆粒;金屬顆粒判斷應(yīng)為屏蔽環(huán)放電燒損產(chǎn)生，燒傷情況見圖2所示。

3 故障處理情況

故障發(fā)生后，超高壓公司立即聯(lián)系廠家組織搶修工作，并對23開關(guān)的B、C相滅弧室內(nèi)部情況進行了開蓋檢查，未發(fā)現(xiàn)粉塵等雜質(zhì)，9月2日，廠家將一相滅弧室單元運抵現(xiàn)場，但現(xiàn)場檢修人員發(fā)現(xiàn)靜觸頭在運輸過程中屏蔽罩發(fā)生碰撞產(chǎn)生兩個凹槽。

9月3日，廠家將新的屏蔽罩送達某站，預(yù)計9月6日可恢復(fù)運行。

4 故障原因分析

某年9月3日上午，超高壓公司生產(chǎn)部組織各部門及廠家技術(shù)人員在超高壓公司會議室對23開關(guān)的故障原因進行了分析，認為某站23開關(guān)A相內(nèi)部放電的起因為帶電體對接地罐體內(nèi)表面放電，屬典型的絕緣性放電故障，與某42開關(guān)C相在某年3月20日發(fā)生的故障十分類似。這兩次故障的根本原因是西開廠生產(chǎn)的LW13-500型開關(guān)設(shè)計絕緣裕度不足，一旦生產(chǎn)、安裝過程中遺留金屬微粒在罐體內(nèi)，或由于斷路器運行中操作震動、開斷電弧、運動部件間摩擦等過程形成金屬微粒沉積在罐體的底部，引起局部電場的畸變，極易因某些因素觸發(fā)而導(dǎo)致絕緣性故障。此站42開關(guān)故障的誘因是斷路器合閘操作時的氣流吹動金屬微粒，導(dǎo)致局部電場畸變，造成放電。本次故障的誘發(fā)因素可能是內(nèi)部微粒在檢修預(yù)試過程中由于斷路器分合閘操作時產(chǎn)生的氣流吹動，附著在靜觸頭屏蔽罩上。當斷路器帶電時，導(dǎo)致局部電場改變發(fā)生屏蔽罩對斷路器罐體放電故障。

5 改進措施

主要是對LW13-550斷路器SF6壓力進行提升的技術(shù)措施，LW13-550斷路器其設(shè)計的閉鎖壓力為0.4MPa，額定壓力為0.5MPa，即在閉鎖壓力情況下做了全套型式試驗，其對地的絕緣水平為740kV。在產(chǎn)品運行時其額定壓力為0.5MPa。由于斷路器的滅弧室采用同軸電場設(shè)計，屬于稍不均勻電場。如果存在放電微粒的情況下，其絕緣裕度就會降低。在未處理完放電微粒的情況下，作為臨時處理措施再次提高一個表壓，可以提高其相應(yīng)的絕緣裕度，最大提高到12%。提高產(chǎn)品表壓后可能的影響是機械特性和產(chǎn)品的密封性能。我們在西高所就提高壓力前后進行了對比試驗，滿足產(chǎn)品要求。

在帶電狀態(tài)下進行充氣作業(yè)，必須按以下的工藝規(guī)程進行操作，以保證補氣工作的安全。對于停電狀態(tài)的充氣同樣適用。下面簡述對產(chǎn)品帶電狀態(tài)下SF6氣體補充壓力的工藝流程（僅僅作為參考）：

5.1 充氣前的準備

（1）對準備補充的新SF6氣體進行水分測試。（2）清理SF6充氣管路的密封面，不允許有劃痕。檢查SF6充氣管路，不允許管路有雜質(zhì)和水分存在。每批次充氣使用的O形圈必須是新的，同時對減壓表也應(yīng)進行檢查。（3）清理SF6氣瓶的充氣口，打開產(chǎn)品的充氣口閥門的防護蓋， 清理產(chǎn)品的充氣口閥門。（4）將SF6氣瓶可靠接地。

5.2 充氣過程的控制

（1）將清理好的SF6充氣管路和SF6氣瓶連接好，同時將SF6充氣管路與產(chǎn)品的充氣口虛連接。（產(chǎn)品的充氣口閥門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，SF6氣瓶閥門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)）（2）微開啟SF6氣瓶閥門，調(diào)整減壓閥，有小流量的SF6氣體流出，排凈空氣管路的空氣后，連接好SF6充氣管路與產(chǎn)品的充氣口。（3）微開啟產(chǎn)品的充氣口閥門，聽到有往產(chǎn)品中充入的氣體聲音時，保持減壓閥和充氣口閥門的狀態(tài)（保證充氣壓差0.02MPa左右），平穩(wěn)緩慢的將產(chǎn)品SF6壓力補充到0.6MPa，一相的充氣時間一般3個小時左右。（4）關(guān)閉產(chǎn)品充氣口的閥門，同時關(guān)閉SF6氣瓶閥門，觀察產(chǎn)品SF6壓力變化。（5）將SF6充氣管路與產(chǎn)品的充氣口恢復(fù)為虛連接。如未發(fā)現(xiàn)有SF6泄露，則充氣過程結(jié)束。（6）充氣過程結(jié)束，將產(chǎn)品充氣口閥門的防護蓋恢復(fù)。

6 下一步工作安排

（1）對其它的同類型開關(guān)LW13-550型斷路器進行預(yù)試，加大排查力度。其二是調(diào)研了解其他網(wǎng)省公司帶電補氣的開展情況，分析關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)和主要危險點，與停電補氣進行對比后確定最佳補氣方案。（2）繼續(xù)研究尋找有效的監(jiān)測或檢測方法，以便于能夠提前發(fā)現(xiàn)存在缺陷的設(shè)備及時處理。因此，除了繼續(xù)試驗超聲局放監(jiān)測方法外，還應(yīng)進一步研究和了解其它檢測手段，如SF6分解物分析等方法。

7 結(jié)論

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，它主要的功能是對線路空載或負載情況進行通斷。同時在繼電保護作用中承擔非常重要的角色，一旦有電氣短路故障就得迅速切斷故障線路，提高斷路器的可靠性對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。

通常對斷路器缺陷統(tǒng)計中，發(fā)現(xiàn)它主要有以下幾方面的缺陷，集中在SF6氣體泄漏、斷路器部件損壞、斷路器拒分、拒合及斷路器二次回路、放電等故障，本文通過一起實際案例對斷路器放電故障進行分析總結(jié)，對實踐工作有一定參考意義。

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