一起組合電器隔離開關(guān)事故的原因分析

朱鋒崔少蕾孫鵬羅榮鈞

(1.淄博供電公司,山東淄博 255100;2.淄博市技師學(xué)院,山東淄博 255100)

一起組合電器隔離開關(guān)事故的原因分析

朱鋒1崔少蕾2孫鵬1羅榮鈞1

(1.淄博供電公司,山東淄博 255100;2.淄博市技師學(xué)院,山東淄博 255100)

介紹了一起組合電器事故,敘述了事故的發(fā)展過程,通過對(duì)故障設(shè)備的外觀、內(nèi)部檢查以及相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量,分析得出了故障原因?yàn)楦綦x開關(guān)的動(dòng)觸頭行程不到位導(dǎo)致GIS故障。為保證組合電器安全運(yùn)行,應(yīng)加強(qiáng)反措的執(zhí)行和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

組合電器 事故 分析

SF6封閉式組合電器即GIS(GasInsulatedSwitchgear)，是以氣體為絕緣介質(zhì)的開關(guān)設(shè)備，也可以稱為“高壓全封閉組合電器”，電器元件由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、CT、PT、避雷器、母線、套管、電纜終端等，采用積木式結(jié)構(gòu)組合在一起，并全部封閉在金屬外殼內(nèi)，殼內(nèi)充以一定壓力的SF6氣體作為相間及對(duì)地的絕緣，GIS的體積可以做的很小，有效地縮小占地面積，在近年城市電網(wǎng)建設(shè)中被廣泛采用[1]。但是GIS設(shè)備在制造、裝備以及運(yùn)行過程中，內(nèi)部可能產(chǎn)生一些缺陷，特別是當(dāng)GIS發(fā)生故障時(shí)，處理難度較大，恢復(fù)供電慢，為GIS組合電器的使用帶來了隱患。作者結(jié)合一起110kVGIS設(shè)備隔離開關(guān)動(dòng)觸頭行程不到位引起的事故進(jìn)行分析，其事故的過程、原因分析值得重視和借鑒。

1 故障情況

2014年X月X日0:18:15，某變電站110kV2母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，接在110kV2母線上的線路116開關(guān)、線路114開關(guān)、2號(hào)主變110kV側(cè)102開關(guān)跳閘，110kV2母線失電。

該廠GIS設(shè)備為2009年5月投運(yùn)，接線形式為雙母線接線。根據(jù)故障錄波圖顯示，114間隔由B相對(duì)地短路，發(fā)展為BC相對(duì)地短路，最后為ABC三相對(duì)地短路，短路前114間隔隔離開關(guān)狀態(tài)為1母線隔離開關(guān)(114-1)分閘、2母線隔離開關(guān)(114-2)合閘。

2 故障檢查

2.1 110kVGIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢查及試驗(yàn)情況

技術(shù)人員使用SF6氣體綜合測(cè)試儀對(duì)所有氣室進(jìn)行氣體組分測(cè)試，結(jié)果顯示:114-1隔離開關(guān)氣室分解物中硫化物(SOF2+SO2)含量為40.2μL/L，114-2隔離開關(guān)氣室分解物中硫化物(SOF2+SO2)含量為80.3μL/L，均不合格，其他氣室均正常，小于2μL/L。

2.2 GIS設(shè)備返廠開蓋檢查情況

對(duì)三相故障短路點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)三相放電痕跡明顯，其中B相水平絕緣子靠近筒體側(cè)有大片燒蝕痕跡，B相靜觸頭燒蝕嚴(yán)重，觸指與屏蔽罩已熔為一體，燒融的金屬熔化物流至觸座根部。

A相靜觸頭的弧觸頭燒蝕變形，一瓣殘留動(dòng)觸頭內(nèi)部，整圈觸指(27片)與動(dòng)觸頭無接觸痕跡。C相靜觸頭完好無燒蝕痕跡，僅9片觸指上有與動(dòng)觸頭接觸的痕跡，絕緣墊偏向右下方且偏心嚴(yán)重。

A相動(dòng)觸頭外表面無燒蝕痕跡，A相動(dòng)觸頭內(nèi)殘留的弧觸頭瓣距動(dòng)觸頭下端面尺寸為19mm，擦拭B相絕緣拉桿后檢查發(fā)現(xiàn)絕緣拉桿無擊穿點(diǎn)，中間部位被熏黑，B相動(dòng)觸頭與銅鎢觸頭結(jié)合部位燒蝕融化，C相動(dòng)觸頭完好。

3 故障原因分析

3.1 隔離開關(guān)動(dòng)觸頭行程情況

廠家設(shè)計(jì)隔離開關(guān)動(dòng)靜觸頭合閘狀態(tài)下動(dòng)觸頭與動(dòng)端觸指接觸線距動(dòng)觸頭端面為132mm。故障后解體測(cè)量隔離開關(guān)動(dòng)觸頭與動(dòng)端觸指接觸線距動(dòng)觸頭端面距離:A、B相114mm，C相115mm。

3.2 出廠試驗(yàn)結(jié)果

核查開關(guān)廠出廠試驗(yàn)該間隔的試驗(yàn)記錄如下:動(dòng)觸頭行程要求值為120±5mm，檢驗(yàn)值為116.5mm;超程要求值為34±5mm，A、B、C三相的檢驗(yàn)值分別為:31.8mm、30.4mm、31.8mm。從以上數(shù)據(jù)可知，故障隔離開關(guān)行程接近下限115mm。

3.3 整個(gè)故障的發(fā)展過程及原因分析

A相靜觸頭的弧觸頭插入動(dòng)觸頭20mm左右，動(dòng)觸頭與靜觸指不接觸，長(zhǎng)期帶電運(yùn)行完全靠弧觸頭通流，導(dǎo)致發(fā)熱將弧觸頭燒毀并有一瓣弧觸頭熔焊在動(dòng)觸頭內(nèi)部。

B相動(dòng)、靜觸頭燒蝕嚴(yán)重，靜觸頭的觸指、屏蔽罩已經(jīng)燒蝕成一體，判斷B相動(dòng)觸頭與靜觸指不接觸，僅弧觸頭接觸通流，因長(zhǎng)期帶電運(yùn)行發(fā)熱最終導(dǎo)致弧觸頭完全熔化;A相弧觸頭的燒蝕狀態(tài)應(yīng)與B相靜觸頭燒蝕的早期狀態(tài)相同。因三相同期性、對(duì)中性因素的影響，最終致使B相最早發(fā)生燒蝕。

C相裝配對(duì)中不良，造成動(dòng)觸頭僅與1/3的瓣形觸指(9片)接觸，接觸部位位于瓣形觸指右上部，由于偏心嚴(yán)重導(dǎo)致動(dòng)觸頭不能合閘到底;同時(shí)，9片觸指和弧觸頭的同時(shí)接觸滿足正常運(yùn)行電流500A左右的通流要求，因此C相動(dòng)、靜觸頭無燒損。

4 事故的處理措施及處理后的運(yùn)行情況

(1)114-2隔離開關(guān)更換。進(jìn)行隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)調(diào)整，檢查隔離開關(guān)三相同期性。對(duì)GIS隔離開關(guān)進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，重新測(cè)量行程、超程，并與新設(shè)備的出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)隔離開關(guān)接觸電阻、絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值與投產(chǎn)時(shí)的值進(jìn)行對(duì)比基本無變化。(2)SF6密度表的改造。110kV114-1與-2隔離開關(guān)氣室為兩個(gè)獨(dú)立的氣室，但是生產(chǎn)廠家通過一根連管將兩個(gè)氣室連在一起并使用了1塊SF6密度表，致使原本-2隔離開關(guān)氣室故障的硫化物傳遞至-1氣室，擴(kuò)大了故障損壞設(shè)備的范圍，按照國家電網(wǎng)公司反措要求對(duì)獨(dú)立氣室進(jìn)行單獨(dú)SF6密度表的改造。對(duì)回充SF6氣體后的壓力、水分檢測(cè)。(3)恢復(fù)送電后，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行超高頻局放測(cè)試、紅外測(cè)溫等帶電檢測(cè)項(xiàng)目，目前設(shè)備運(yùn)行良好。

5 結(jié)語

(1)通過對(duì)故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作、解體檢查情況、安裝工位圖和出廠試驗(yàn)的綜合分析認(rèn)為，本次故障的直接原因?yàn)閯?dòng)觸頭行程不到位，長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)熱造成動(dòng)觸頭及靜觸頭觸指燒損，熔融的金屬液滴落至絕緣子上，造成B相對(duì)地短路，最終發(fā)展成為三相短路故障。根本原因?yàn)镃相動(dòng)觸頭與靜觸指先于A、B相接觸，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后C相靜觸座絕緣墊松動(dòng)，嚴(yán)重偏心，導(dǎo)致動(dòng)觸頭撞擊絕緣墊造成三相動(dòng)觸頭行程偏小。(2)GIS采用金屬全封閉結(jié)構(gòu)，無法對(duì)運(yùn)行中的GIS內(nèi)部情況進(jìn)行直接的監(jiān)測(cè)或檢查，GIS內(nèi)部一旦發(fā)生故障，引起的事故往往比較嚴(yán)重，損失很大，所以必須對(duì)GIS加強(qiáng)超聲波或特高頻局部放電的在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)，提早發(fā)現(xiàn)和處理缺陷[2-4]。(3)在設(shè)備的日常維護(hù)檢修中需加強(qiáng)超高頻局放測(cè)試、SF6氣體組分測(cè)試、紅外測(cè)溫等帶電檢測(cè)項(xiàng)目的應(yīng)用，對(duì)此類產(chǎn)品建立詳細(xì)的氣體組分臺(tái)賬、超高頻圖譜庫，及時(shí)把握在運(yùn)設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)變化，及早發(fā)現(xiàn)隱患，認(rèn)定缺陷位置，及時(shí)處理，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

[1]梁之林,朱大銘,張英杰,于全福.兩起GIS組合電器事故原因分析及建議[J].電力設(shè)備,2007,8(7):64-65.

[2]唐炬,朱偉,孫才新等.GIS 局部放電的超高頻檢測(cè)[J].高電壓技術(shù), 2003,29(12):22-23.

朱鋒(1982—),男,山東淄博人,碩士研究生,工程師,主要從事變電設(shè)備運(yùn)行維護(hù),檢修工作。