220kV出線斷路器及隔離開關(guān)故障處理措施

國網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司 程子琦

隨著中國城鎮(zhèn)化的加快，大量人口涌入城市，在為城鎮(zhèn)發(fā)展提供更多人力資源的同時(shí)，也帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。與此同時(shí)，也導(dǎo)致城鎮(zhèn)各方面建設(shè)面臨更大挑戰(zhàn)。為了滿足大量人口的需求，電力成為重點(diǎn)應(yīng)用能源。當(dāng)前高壓輸電技術(shù)得到迅速發(fā)展，其中220kV高壓輸電線與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。為了保證220kV高壓輸電線穩(wěn)定運(yùn)行，出線斷路器和隔離開關(guān)是重要設(shè)備，其主要承載改善高壓輸電線路運(yùn)行和延長線路使用壽命的作用，一旦出現(xiàn)斷路器故障會導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)安全性和可靠性受到干擾，可知定期對出線斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行檢修維護(hù)極為重要。

220kV高壓輸電線路是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷母邏狠旊娋€路，一旦該線路出現(xiàn)問題會導(dǎo)致大眾生活受到嚴(yán)重干擾。例如，輸電線路輸電負(fù)荷持續(xù)增加過程中，可能由于負(fù)荷驟增和線路短路等引發(fā)電氣安全事故，此時(shí)斷路器呈現(xiàn)過載運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)上述場景時(shí)，斷路器會自動(dòng)操縱電路斷開，避免造成大面積受損情況，最大限度保證電力設(shè)備安全。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，出線斷路器會受到隔離開關(guān)等多種因素影響，在性能表現(xiàn)方面存在偏差?；诖?，積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)維管控，定期完成檢查維護(hù)，保證出線斷路器和隔離開關(guān)的性能可以有效規(guī)避故障發(fā)生。

1 研究內(nèi)容闡述

1.1 斷路器設(shè)備

變電站一次設(shè)備中斷路器是重要設(shè)備，發(fā)揮不可替代的作用。斷路器主要由觸頭、滅弧裝置、操作裝置、脫扣器以及外殼組成，主要承載通斷電路、連接負(fù)荷電力及切斷故障線路的作用[1]。在220kV高壓線路中應(yīng)用較為廣泛。例如，當(dāng)電力系統(tǒng)短路時(shí)，此時(shí)由于短路電流作用，導(dǎo)致磁場發(fā)生變化，此時(shí)足以克服彈簧的反作用力，使得脫扣器發(fā)揮效用實(shí)現(xiàn)跳閘；當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)電流過載時(shí)，熱量增大也會導(dǎo)致跳閘動(dòng)作發(fā)生。

1.2 隔離開關(guān)

變電站中隔離開關(guān)也是重要設(shè)備之一，使用數(shù)量相對較多。其主要承載隔離電源、倒閘的功能，但是由于隔離開關(guān)不具備滅弧功能，所以更適宜在無負(fù)荷電流電路中應(yīng)用。其中，隔離開關(guān)主要組成如圖1所示。

圖1 隔離開關(guān)構(gòu)成示意圖

2 實(shí)際案例闡述

2.1 案例闡述

本文以國家電網(wǎng)唐山某供電分公司負(fù)責(zé)的220kV高壓輸送電路中某一路段為研究對象。為了保證該路段電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行段應(yīng)用SN10-10Ⅰ型斷路器和SF6斷路器兩種類型斷路器和隔離開關(guān)。在長期運(yùn)行過程中，工作人員時(shí)常遇見出線斷路器故障和隔離開關(guān)故障。在此以該企業(yè)在2023年3月14日一起由于雷擊導(dǎo)致的出線斷路器和隔離開關(guān)故障為例，展開研究。

2.2 案例分析

該起事故導(dǎo)致該路點(diǎn)220kV變電站出線斷路器斷口爆炸，此時(shí)為了保障線路其余部分安全，隔離開關(guān)發(fā)揮作用，及時(shí)切斷線路，防止造成更為嚴(yán)重的后果。在進(jìn)行故障分析時(shí)，為了保證結(jié)果可信度和數(shù)據(jù)科學(xué)度，借助仿真軟件搭建事故發(fā)生時(shí)，雷電入侵波仿真模型，仿真模型構(gòu)建過程中將電源、輸電線路、斷路器等皆融入其中[2]。

首先，為了確定雷電影響情況，構(gòu)建雷電波模型：I=AIm[exp（at）-exp（βt）]，構(gòu)建的模型采用標(biāo)準(zhǔn)雙指數(shù)波形進(jìn)行闡述，其中波形為2.6/50，各計(jì)算系數(shù)如下：a=-15900，β=-712000，A=1.1157。結(jié)合構(gòu)建的函數(shù)模型對本次由于雷擊導(dǎo)致的故障有更為全面的認(rèn)識，對事故成因分析及提出補(bǔ)救措施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本次事故導(dǎo)致斷路器和隔離開關(guān)受到損害，需要進(jìn)行檢修維護(hù)。

2.3 斷路器與隔離開關(guān)檢修的危險(xiǎn)點(diǎn)分析

結(jié)合實(shí)際分析，在探究過程中需要注意以下幾點(diǎn)：第一，對電網(wǎng)進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范作業(yè)流程，按照要求完成操作，避免與帶電部件相接觸；第二，維修維護(hù)過程中，應(yīng)注意安全，避免電擊現(xiàn)象或者電路短路灼傷工作人員問題出現(xiàn)；第三，拆除兩側(cè)引線時(shí)，需要注意采取安全措施，如果此時(shí)安全措施不到位或者整體絕緣性較差，容易導(dǎo)致維修維護(hù)人員受到威脅，出現(xiàn)跌倒等問題。同時(shí)，導(dǎo)線移除之后，轉(zhuǎn)移過程也需要注重安全問題，否則也會出現(xiàn)安全事故。第四，過濾斷路器的絕緣油和液壓油時(shí)，需要注意漏油問題，一旦出現(xiàn)泄漏，遺漏的油會導(dǎo)致工作人員打滑，如果再出現(xiàn)濾油機(jī)開關(guān)操作手柄絕緣性差的問題，容易導(dǎo)致維修人員面臨危險(xiǎn)；第五，修理斷路器時(shí)，容易出現(xiàn)傳動(dòng)部件的銷軸、開口銷傷人現(xiàn)象，此時(shí)也需要加以關(guān)注[3]。

3 220kV出線斷路器和隔離開關(guān)故障檢修和處理措施闡述

3.1 220kV斷路器檢修

實(shí)際應(yīng)用過程中，常見的斷路器類型包括SF6斷路器、油斷路器兩種，一旦其出現(xiàn)問題會導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行受到嚴(yán)重干擾。其中，斷路器監(jiān)測項(xiàng)目和檢測狀態(tài)見表1。

表1 斷路器監(jiān)測項(xiàng)目和檢測狀態(tài)量總結(jié)表

3.1.1 SF6斷路器檢修

該類型斷路器檢修專業(yè)性較強(qiáng)。檢修中，需要關(guān)注以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，關(guān)注瓷套瓷柱外表，明確是否存在破損、裂紋或者放電痕跡等，然后檢查斷路器實(shí)際分合閘指示和儲能位置信號和后臺操作指示信號是否一致，如果出現(xiàn)不一致情況，證明該斷路器自身存在故障；第二，關(guān)注SF6氣體密度監(jiān)測及檢漏。正常狀態(tài)下，監(jiān)測數(shù)據(jù)和額定值相差無幾，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)與額定值存在出入時(shí)，需要及時(shí)查看補(bǔ)氣記錄并結(jié)合其他信息進(jìn)行判斷，才能明確壓力是否位于正常范圍，如果發(fā)現(xiàn)斷路器發(fā)出補(bǔ)氣信號時(shí)，需要及時(shí)完成操作；第三，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該類型斷路器最常出現(xiàn)故障的位置包括密封法蘭、壓力表連接處、法蘭連接面等，這些位置容易出現(xiàn)泄漏，因此檢修時(shí)需要重點(diǎn)進(jìn)行關(guān)注；第四，檢修過程中，針對泄漏問題，可以采用定性和定量檢測方法進(jìn)行分析，例如紅外成像檢漏、局部包扎法等均是可用措施；第五，注重含水量監(jiān)測，對該斷路器的含水量完成測驗(yàn)，正常情況下檢修完成其內(nèi)部含水量體積分?jǐn)?shù)應(yīng)低于150ppm，運(yùn)行時(shí)含水量體積分?jǐn)?shù)應(yīng)低于300ppm。

3.1.2 油斷路器檢修

在此主要探究SN10-10Ⅰ型斷路器檢修措施，在檢修過程中需要對斷路器的本體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)重點(diǎn)進(jìn)行檢修。針對本體檢修時(shí)，應(yīng)從細(xì)節(jié)方面入手，選用符合標(biāo)準(zhǔn)的變壓器油對各組分進(jìn)行清洗，并全面關(guān)注是否存在變形、斷裂等問題，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)受潮現(xiàn)象，可采取放在變壓器油內(nèi)或置于80～90℃的烘箱中進(jìn)行干燥處理；如果發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電桿銅鎢頭存在輕度燒傷現(xiàn)象時(shí)，可采取砂紙或銼刀進(jìn)行打光，但燒傷嚴(yán)重則需要更換零件。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)檢修時(shí)，需要注意各組件是否存在磨損問題，輕度磨損可以借助紗布或者銼刀進(jìn)行打磨，嚴(yán)重需要進(jìn)行更換[4]。同時(shí)，需要注意傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的墊片、銷子、軸等位置潤滑油情況，酌情涂抹潤滑油，另外需要認(rèn)真檢查各匝間距離是否均勻、分合閘彈簧是否存在問題。如果存在異常情況需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，如果無法調(diào)整則需要更換。其中，絕緣筒上端面與滅弧片上端面距離應(yīng)保持在63±0.5mm；觸頭合閘位置高度在130±1.5mm。

3.2 220kV隔離開關(guān)及檢修

隔離開關(guān)發(fā)揮重要作用，結(jié)合圖1可知，組成結(jié)構(gòu)相對煩瑣，各部件均發(fā)揮作用。一旦隔離開關(guān)出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性受到干擾。

3.2.1 接觸部分過熱的檢修

隔離開關(guān)中接觸部分過熱是常見故障。出現(xiàn)該故障時(shí)，一般需要停電進(jìn)行檢查，由于母線停電相對不常見，所以在檢修時(shí)可以從母線側(cè)隔離開關(guān)著手檢修。采取停一次點(diǎn)，梳理一片的方法可以有效解決母線側(cè)刀閘發(fā)熱情況。同時(shí)，檢修過程中注重細(xì)節(jié)問題。

注重隔離開關(guān)兩側(cè)接線板，需要重點(diǎn)查明是否采用銅鋁釬焊線夾，并選用質(zhì)量優(yōu)良的螺栓、優(yōu)質(zhì)線夾，并將接線板接觸面打磨光滑、雜質(zhì)清理干凈，在表面涂抹適量導(dǎo)電脂，科學(xué)設(shè)定力矩可有效保證安全性；隔離開關(guān)底座旋轉(zhuǎn)銅帶也是重點(diǎn)，需要有限查看是否出現(xiàn)松動(dòng)、斷裂等現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)上述情況，需要清洗或者更換銅帶，同時(shí)需要對螺栓的松緊性進(jìn)行查驗(yàn)，確保其連接牢固；動(dòng)靜觸頭接觸面是關(guān)鍵。需要對隔離開關(guān)的分合閘、觸頭表面光潔度及夾緊彈簧展開檢測，確保其表面干凈、光潔，且無明顯問題，發(fā)現(xiàn)存在不足之處，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行清潔或者更換。

3.2.2 絕緣子斷裂及閃絡(luò)放電檢修

針對上述情況進(jìn)行檢修時(shí)需要按照以下幾點(diǎn)完成檢修工作：第一，選擇新的支柱式絕緣子應(yīng)核驗(yàn)其合格證明并選擇超聲波無損探測儀完成檢測，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)才能得到應(yīng)用；第二，做好隔離開關(guān)絕緣子維護(hù)工作，定期進(jìn)行檢查檢修，及早發(fā)現(xiàn)問題；第三，優(yōu)先選擇防污瓷瓶，提高防污閃能力，并針對絕緣子表面噴涂好絕緣材料。

3.2.3 隔離開關(guān)拒分拒合檢修

隔離開關(guān)拒分拒合一般產(chǎn)生原因有兩種：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。例如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱中進(jìn)水，從而導(dǎo)致部分部件銹蝕，此時(shí)可通過更換零件解決問題，同時(shí)在容易銹蝕位置涂抹潤滑脂可以預(yù)防問題；電氣原因?qū)е?。此部分相較第一種情況更難檢測和確定。當(dāng)確定是電氣原因?qū)е碌膯栴}時(shí)，需要先檢查是電機(jī)主回路還是控制回路的問題，如果是電機(jī)主回路，需要著重檢查電源、分合閘接觸器、電機(jī)及過熱保護(hù)等，如果是控制回路問題，重點(diǎn)檢查閉鎖回路、遠(yuǎn)近控轉(zhuǎn)換把手或者行程開關(guān)等。上述位置檢修中，發(fā)現(xiàn)元件損壞，需要圍繞損壞位置追根溯源，并及時(shí)更換部件。

3.2.4 分合閘不到位的檢修

該故障原因與電氣和機(jī)構(gòu)兩部分有關(guān)，當(dāng)上述故障出現(xiàn)時(shí)，需要先檢查電氣（電機(jī)輸出角度）和機(jī)械（主拐臂行程）是否都正常作業(yè)，如果存在一方工作不到位的情況，需要松開垂直連桿抱箍，科學(xué)調(diào)整位置，確定符合標(biāo)準(zhǔn)之后再次上緊抱箍。當(dāng)上述檢查完成之后，仍沒有找到問題成因，需要檢查隔離開關(guān)傳動(dòng)連接部位、拐臂、連桿是否存在變形問題，出現(xiàn)問題之后需要及時(shí)更換，并探究各部件連接距離，存在異常應(yīng)科學(xué)調(diào)整[5]。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實(shí)際高壓運(yùn)輸線路段展開研究分析，全面探究220kV高壓輸電線路中出線斷路器及隔離開關(guān)故障檢修方法和處理對策。經(jīng)過系統(tǒng)性論述，對220kV高壓線路中出線斷路器和隔離開關(guān)常見故障有更為深入的了解。最終得出如下結(jié)論：第一，正確認(rèn)識SF6斷路器、油斷路器的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)組成，針對性總結(jié)常見故障并梳理相應(yīng)對策，可有效提升系統(tǒng)運(yùn)行安全性；第二，隔離開關(guān)常見故障包括接觸部分過熱、絕緣子斷裂、污閃放電及拒分拒合等，檢修過程中，針對問題現(xiàn)象追根溯源，明確故障導(dǎo)致原因，針對性采取應(yīng)對措施，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)是確保高壓輸送線路穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。