10 kV線路隔離開關(guān)掉閘故障分析

綦 沖，郭培倫，李洪福，紀(jì)明明

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司平度市供電公司，山東 平度 266700)

10 kV配電線路中，隔離開關(guān)作為停電時(shí)的明顯斷開點(diǎn)，一般與線路開關(guān)配合使用，起到隔離電源的作用。若隔離開關(guān)發(fā)生故障掉閘，則會(huì)造成線路缺相運(yùn)行或沖擊上級(jí)開關(guān)造成線路停電，影響供電質(zhì)量和用電安全，給供電企業(yè)造成不良社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。

1 故障情況

2021年1月2日9:20，覆蓋山東全境的大寒潮來(lái)襲，氣溫低至－8℃，10 kV某線路發(fā)生開關(guān)過(guò)流跳閘，巡線發(fā)現(xiàn)下一級(jí)開關(guān)的隔離開關(guān)C相刀閘掉閘。在巡線過(guò)程中線路出現(xiàn)異響，未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，將隔離開關(guān)刀閘恢復(fù)送電。當(dāng)夜共計(jì)發(fā)生3次同相同位置掉閘故障，因大風(fēng)寒潮天氣狀況惡劣，于次日進(jìn)行故障處理。1月3日，故障后巡線中發(fā)現(xiàn)該隔離開關(guān)所在耐張擔(dān)嚴(yán)重拉彎變形，在中間螺栓處發(fā)生角鐵開裂開裂橫擔(dān)如圖1所示。C相隔離開關(guān)呈即將掉閘狀態(tài)，開關(guān)另一側(cè)耐張擔(dān)也發(fā)生拉彎變形，隔離刀閘未掉閘，故障現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖1 開裂橫擔(dān)

圖2 故障現(xiàn)場(chǎng)

圖2 消諧前后錄波圖

2 掉閘故障原因分析

該線路全線采用絕緣化導(dǎo)線，主線路導(dǎo)線采用JKLGYJ-10 kV-240/30型絕緣鋼芯鋁絞線，故障所在直線段導(dǎo)線排列方式為單回路三角形排列，耐張桿處為水平排列，該故障隔離開關(guān)位于單回路線路開關(guān)電源側(cè)耐張桿上。

經(jīng)調(diào)查，本耐張段在2020年10月施工完畢，收線過(guò)程中，施工人員未按設(shè)計(jì)弧垂數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)和調(diào)整，擔(dān)心弧垂過(guò)大影響驗(yàn)收而有意將導(dǎo)線收得較緊。該隔離開關(guān)C相之前曾發(fā)生過(guò)2次掉閘故障，因未查出故障原因，誤判是該刀閘質(zhì)量問(wèn)題。1月3日凌晨，氣溫降至－11℃，絕緣鋼芯鋁絞線進(jìn)一步收縮，致使∠75×8×2000耐張擔(dān)承受水平拉力產(chǎn)生變形最終開裂。

該處隔離開關(guān)C相累計(jì)發(fā)生5次掉閘故障，其余兩相未發(fā)生掉閘故障。故障頻次與氣溫有密切關(guān)系，低溫時(shí)掉閘故障暴增。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，判斷是該耐張段收線弧垂過(guò)小，其中C相弧垂最小，在三相弧垂不一致的情況下，C相導(dǎo)線冷縮后水平應(yīng)力最大，最終將耐張橫擔(dān)拉斷，并將部分應(yīng)力經(jīng)尾線傳導(dǎo)至隔離開關(guān)靜觸頭?；〈惯^(guò)小是拉斷耐張橫擔(dān)的根本原因。對(duì)隔離開關(guān)受力掉閘而言是重要誘因，卻非根本原因。

C相導(dǎo)線末端尾線與該隔離開關(guān)的靜觸頭相連接，由于該尾線在螺栓型耐張線夾與靜觸頭之間部分長(zhǎng)度裕度過(guò)小，耐張線夾前導(dǎo)線冷縮產(chǎn)生的水平應(yīng)力通過(guò)螺栓型耐張線夾傳導(dǎo)到尾線，并與尾線水平應(yīng)力疊加，將隔離開關(guān)的靜觸頭向外牽引，引發(fā)隔離開關(guān)受力掉閘。同為邊相的A相刀閘即使在導(dǎo)線冷縮最嚴(yán)重的情況下也未發(fā)生受力掉閘，說(shuō)明尾線長(zhǎng)度裕度過(guò)小是隔離開關(guān)受力掉閘的主要原因，是根本原因。

橫擔(dān)斷裂原因分析：斷裂橫擔(dān)型號(hào)為∠75×8×2000，依據(jù)應(yīng)力計(jì)算，該型號(hào)合格橫擔(dān)不應(yīng)斷裂，推斷該橫擔(dān)有質(zhì)量問(wèn)題。

3 掉閘故障處理措施

停電后，采用升降車進(jìn)行高空作業(yè)，松線后更換變形耐張橫擔(dān)。鑒于橫擔(dān)質(zhì)量存疑，將變形橫擔(dān)換為其他廠家橫擔(dān)；在耐張擔(dān)懸垂前加掛兩片懸垂；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)溫度、線路檔距、導(dǎo)線型號(hào)等參數(shù)，計(jì)算出弧垂后重新收線；安裝調(diào)試隔離開關(guān)，確保與隔離開關(guān)靜觸頭連接的導(dǎo)線尾線裕度充分；檢查全線隔離開關(guān)，處理弧垂過(guò)緊和隔離開關(guān)掉閘等類似情況共計(jì)3處。

恢復(fù)送電后，經(jīng)1月6日開始的創(chuàng)記錄的－18℃低溫期檢驗(yàn)，該線路隔離開關(guān)運(yùn)行無(wú)異常，未發(fā)生掉閘故障。

4 暴露問(wèn)題

施工人員收線過(guò)緊，與隔離開關(guān)連接的尾線長(zhǎng)度裕度過(guò)小，是造成掉閘質(zhì)量事件的根本原因。

線路工程質(zhì)量管控不力，是造成本次質(zhì)量事件的重要原因。對(duì)供貨橫擔(dān)等材料的檢測(cè)能力不足。

5 掉閘故障預(yù)防措施和建議

為防止此類隔離開關(guān)掉閘故障，在10 kV線路和隔離開關(guān)安裝時(shí)應(yīng)確保滿足如下條件：

確保在極低溫情況下與隔離開關(guān)連接的尾線長(zhǎng)度有充足的裕度，不致使隔離開關(guān)觸頭產(chǎn)生向外位移。

弧垂的誤差不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)弧垂的±5%。同檔內(nèi)各相導(dǎo)線弧垂宜一致，導(dǎo)線弧垂相差不應(yīng)大于50 mm。

對(duì)施工單位進(jìn)行質(zhì)量培訓(xùn)，杜絕在施工過(guò)程中發(fā)生安裝質(zhì)量問(wèn)題。建議加強(qiáng)物料檢測(cè)管理，做到物料先檢測(cè)后進(jìn)場(chǎng)。加強(qiáng)工程質(zhì)量監(jiān)管，嚴(yán)格履行工程質(zhì)量驗(yàn)收，確保工程零缺陷移交。