500 k V第4串三相電流不平衡原因分析及處理

陳宏福，唐大勇，朱 峰，張 志

（上海市電力公司檢修公司運(yùn)維中心，上海 200063）

0 引言

500 k V亭衛(wèi)變電站（以下簡稱亭衛(wèi)站）位于上海市金山區(qū)，是上電漕涇電廠的送出咽喉、國網(wǎng)特高壓的輸電通道，也是上海電網(wǎng)500 k V主網(wǎng)架的支撐點(diǎn)之一。站內(nèi)500 k V線路采用3／2接線方式，共有7串（4個(gè)不完整串，3個(gè)完整串），8條出線，采用山東某公司生產(chǎn)的高壓全封閉組合電器（HGIS）。

除了變壓器以外，HGIS將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器（TV）、電流互感器（TA）、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體，封閉在金屬外殼內(nèi)，充以SF6氣體絕緣，利用出線套管通過軟導(dǎo)線與500 k V敞開式母線相連接，具有占地面積小、安裝方便和配置靈活等優(yōu)點(diǎn)。

從亭衛(wèi)站投運(yùn)后的HGIS運(yùn)行情況來看設(shè)備健康水平（截至2011年6月統(tǒng)計(jì)），其故障率相對于常規(guī)敞開式高壓電器（如AREVA公司GL314F1-252）要偏高，且平時(shí)的維護(hù)工作量也較大，無法較好地體現(xiàn)其免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

1 故障原因分析

亭衛(wèi)站建于2009年，投產(chǎn)半年后運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)：遠(yuǎn)衛(wèi)5136線路A相電流為175 A，B相電流為171 A，C相電流為175 A；有功功率為80.28 MW，無功功率為－132.85 Mvar。500 k V第4串回路中的5041開關(guān)：A相電流為168 A，B相電流為368 A，C相電流為197 A；同串回路中的5042開關(guān)：A相電流為153 A，B相電流為173 A，C相電流為110 A；同串回路中的5043開關(guān)：A相電流為210 A，B相電流為0 A，C相電流為186 A，出現(xiàn)三相電流嚴(yán)重不平衡。而相對應(yīng)的500 k V第5串回路中的5053開關(guān)：A相電流同樣表現(xiàn)為三相電流不平衡。

500 k V第4串和第5串接線圖，如圖1所示。

圖1 亭衛(wèi)站500 k V第4串和第5串接線圖

分析認(rèn)為，500 k V第4串回路中5043開關(guān)B相電流基本為0，相對于A相和C相電流很小，明顯處于不對稱運(yùn)行狀態(tài)，而此時(shí)在其他串內(nèi)并沒有出現(xiàn)很明顯的不平衡電流，因此可以排除負(fù)荷不平衡的因素。為此，參考500 k V母線A相電壓，對第4串二次回路電流（開關(guān)保護(hù)、線路保護(hù)、主變保護(hù)、母差保護(hù)）進(jìn)行檢測，匯總后如表1所示。開關(guān)和線路電流互感器變比為4000∶1，與處理前測量的一次電流數(shù)據(jù)相比，第4串二次回路的電流屬于正常。

第4串回路中5043開關(guān)B相電流為0，說明開關(guān)保護(hù)沒有啟動，原因是遠(yuǎn)衛(wèi)5136線路保護(hù)采用和電流接線方式，分別計(jì)入5042開關(guān)和5043開關(guān)內(nèi)所流電流。檢查發(fā)現(xiàn)和電流和零序電流正常，因而線路保護(hù)沒有啟動。開關(guān)保護(hù)為斷路器重合閘和斷路器失靈，沒有啟動量也不會動作。斷路器本身裝有三相電流不一致保護(hù)，通過斷路器輔助接點(diǎn)啟動，即取斷路器三相電流常閉接點(diǎn)并聯(lián)，斷路器三相電流常開接點(diǎn)并聯(lián)，然后兩者串聯(lián)后啟動跳閘回路，此時(shí)開關(guān)三相電流均在合位，輔助接點(diǎn)位置正常，雖然三相電流不一致，但是保護(hù)裝置不會啟動。

表1 500 k V第4串二次電流數(shù)據(jù)

對相關(guān)一次回路進(jìn)行全面檢查，包括HGIS外觀檢查、紅外測溫、超高頻超聲檢查、SF6氣體成分測試等，均未發(fā)現(xiàn)異常情況。因此，初步斷定導(dǎo)致三相電流不平衡的原因，可能是第4串回路HGIS設(shè)備內(nèi)部有斷路現(xiàn)象。另外，由于第4串回路5041開關(guān)B相電流遠(yuǎn)小于A相和C相電流，因此初步判斷為可能是5043開關(guān)B相開關(guān)／閘刀合閘不到位，或者靠近500 k V母線2段側(cè)連接點(diǎn)斷開，從而導(dǎo)致電流被分流到5041開關(guān)和5053開關(guān)的B相側(cè)。

HGIS的每個(gè)主體包含3個(gè)獨(dú)立的SF6氣室。第4串5042、5043回路斷面圖如圖2所示。

圖2 第4串5042和5043回路斷面圖

2 故障處理

對第4串回路中的5043開關(guān)采取隔離措施，將5042開關(guān)改為檢修，500 k V二母改為檢修（5043開關(guān)、50431閘刀、50432閘刀不可操作），遠(yuǎn)衛(wèi)5136線改檢修（對側(cè)），500 k V二母線到遠(yuǎn)衛(wèi)5136線50432閘刀套管下引線拆除，然后對5043開關(guān)間隔進(jìn)行回路電阻檢查，注入直流100 A（HGIS的回路電阻測量只能通過解開地刀接地銅牌和閘刀套管下引線，串入測量裝置的方法進(jìn)行），除B相回路電流異常外其他兩相都正常。進(jìn)一步分段測量，確認(rèn)50432閘刀B相隔離開關(guān)接觸電阻過大，超出測試儀器量程，處理前的測量數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

打開50432隔離開關(guān)吸附劑蓋手孔，發(fā)現(xiàn)動靜觸頭并未全部接觸，如圖3所示。仔細(xì)檢查動觸頭上標(biāo)注接觸行程的紅線，發(fā)現(xiàn)紅線完全露在外面（正常合閘位置時(shí)紅線應(yīng)該看不見）而且紅線以外的觸頭有受熱發(fā)黑的現(xiàn)象，與動觸頭接觸到的部分靜觸指已經(jīng)燒熔，如圖4所示。

圖3 動靜觸頭未全部接觸

圖4 50432閘刀合閘不到位現(xiàn)場圖

在檢查隔離開關(guān)操動機(jī)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)手動合閘也無法使觸頭合到位，而機(jī)構(gòu)主軸輸出已經(jīng)達(dá)到合閘極限，分析認(rèn)為可能是傳動連桿行程走偏，造成觸頭行程縮短。廠家將50432 B相隔離開關(guān)進(jìn)行整體調(diào)換，更換后測量回路電阻正常，測量結(jié)果如表2所示。

表2 5043開關(guān)回路接觸電阻值

5043線路復(fù)役后，5043回路電流基本平衡，處理后500 k V第4串一次電流數(shù)據(jù)匯總，如表3所示。

表3 處理后500 k V第4串一次電流數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

導(dǎo)致三相電流不平衡，最終缺相運(yùn)行的原因是HGIS隔離開關(guān)傳動連桿走偏，導(dǎo)致隔離開關(guān)合閘不到位，動靜觸頭并未完全接觸，接觸面過熱部分燒融，接觸電阻增大，最終電流為零；與敞開式設(shè)備不同，HGIS各個(gè)部分除母線外均密封在SF6絕緣的筒體中，設(shè)備內(nèi)部問題在平時(shí)運(yùn)行巡視中很難發(fā)現(xiàn)，帶來很大的事故隱患。廠家對其他隔離開關(guān)都進(jìn)行了外部診斷和X光拍照檢查，發(fā)現(xiàn)了一些隔離開關(guān)同樣存在合閘不到位問題，亭衛(wèi)站及時(shí)對這些閘刀申請停電處理。