500KV交流變電站斷路器的運(yùn)行情況及故障原因分析

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

引言

隨著社會(huì)用電量的不斷增加，我國(guó)的電力系統(tǒng)正逐步朝著專業(yè)化、科學(xué)化的方向發(fā)展，而500KV電網(wǎng)是我國(guó)電力系統(tǒng)的重要組成部分，在此系統(tǒng)中，500KV的交流變電站是一個(gè)非常重要的電網(wǎng)樞紐。但是根據(jù)近幾年的調(diào)查數(shù)據(jù)來看，變電站斷路器產(chǎn)生故障事故的機(jī)率正逐步升高，這給我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了不利的影響。因此，就必須要先對(duì)變電站斷路器的基本運(yùn)行狀況作個(gè)全面分析，再深入研究其產(chǎn)生故障的原因，并從中找出有效解決故障問題的方法。

一、500KV交流變電站斷路器的基本運(yùn)行狀況

1.斷路器的基本組成結(jié)構(gòu)與作用

高壓斷路器指的是額定電壓超過所規(guī)定的3KV及以上，并能夠承載、關(guān)閉與開啟過載電流的設(shè)備。這種能夠控制電流開關(guān)的設(shè)備都被統(tǒng)稱為高壓開關(guān)設(shè)備，類似于斷路器的高壓開關(guān)設(shè)備還有接地?cái)嗦菲?、熔斷器、隔離負(fù)荷開關(guān)等，雖然它們種類復(fù)雜，但是組成結(jié)構(gòu)大多是相似的，下圖1即高壓斷路器的組成結(jié)構(gòu)示意圖：

圖1 高壓斷路器的組成結(jié)構(gòu)示意圖

高壓斷路器在我國(guó)電網(wǎng)中的基本作用主要有以下三種，分別是：

1.1 調(diào)節(jié)作用

高壓斷路器是一種具備可調(diào)節(jié)與可控制性的開關(guān)設(shè)備，其能夠很好的根據(jù)電網(wǎng)的需求，設(shè)置不同的電力設(shè)備與部分的電力線路投入或者是退出使用，以此方式來達(dá)到調(diào)節(jié)設(shè)備供電的需求。

1.2 故障切除作用

高壓斷路器還能夠起到一定的故障切除作用。當(dāng)電力系統(tǒng)中部分線路或者是某一設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)，其能夠在繼電保護(hù)的影響下，快速找出故障問題并將其切除。

1.3 安全保護(hù)作用

高壓斷路器是一種可調(diào)節(jié)的開關(guān)設(shè)備，因此只要工作人員關(guān)閉高壓斷路器或者是其他類型的電力開關(guān)設(shè)備，那么就可以對(duì)電力設(shè)備起到一定的安全保護(hù)作用，使其與高壓的電源相隔離。

2.500KV交流變電站高壓斷路器的基本運(yùn)行狀況

根據(jù)所調(diào)查數(shù)據(jù)來看，目前我國(guó)的500KV交流變電站斷路器的運(yùn)行狀況是良好的，只有少數(shù)斷路器產(chǎn)生故障情況。下面，筆者主要是以大唐著名的發(fā)電企業(yè)托電公司的具體情況為例，全面闡述該公司所使用斷路器的運(yùn)行狀況。托電公司的發(fā)電工程是國(guó)家十五期間的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，其所擁有的500kv的升壓站為我國(guó)的西部大開發(fā)和西電東送戰(zhàn)略輸送了源源不斷的電量。據(jù)調(diào)查的相關(guān)數(shù)據(jù)來看，托電公司的機(jī)組容量為8×600mw，各機(jī)組均采用的是雙電源系統(tǒng)，盡管安全設(shè)置了電源系統(tǒng)，可是在500kv的交流變電站中仍有斷路器的故障產(chǎn)生。例如在2008年的1月23號(hào)，托電公司的6#機(jī)組在啟動(dòng)的過程中，5062斷路器A相就發(fā)生了外絕緣閃絡(luò)的故障，此次故障造成了#6機(jī)組發(fā)變組產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，與此同時(shí)，啟動(dòng)5062開關(guān)失靈的保護(hù)動(dòng)作還造成了托源四線5063開關(guān)產(chǎn)生了跳閘現(xiàn)象。工作人員隨即趕到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行了全面的檢測(cè)與排查。在經(jīng)過SF6氣體專業(yè)人員對(duì)托電5062斷路器進(jìn)行了SF6中SO2氣體的含量檢測(cè)后，在現(xiàn)場(chǎng)就根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)作出了SF6氣體的色譜分析，隨即又對(duì)5062斷路器的A相頂部進(jìn)行了全面的排查，最終排查到故障原因即A相北側(cè)的端口位置產(chǎn)生了外絕緣閃絡(luò)現(xiàn)象。工作人員根據(jù)所排查出的故障原因隨即采取了及時(shí)的補(bǔ)救措施，最終成功的解決了故障問題。因此，深入分析故障原因，找出合理的解決措施對(duì)于我們來說是十分重要的。

二、500KV交流變電站斷路器產(chǎn)生故障的原因分析

在目前所使用的500KV交流變電站中斷路器會(huì)產(chǎn)生不同類型的故障，例如GIS設(shè)備的故障、HGIS設(shè)備的故障以及SF6斷路器的故障等。這里，筆者主要挑選典型的故障類型重點(diǎn)分析，即GIS設(shè)備故障原因與SF6斷路器故障原因。

1.GIS設(shè)備故障原因分析

GIS設(shè)備故障是500KV交流變電站斷路器故障中最常見的故障類型之一，其共有五種不同性質(zhì)的故障問題，其中絕緣故障是最主要的問題。深入分析其故障原因，如下圖2所示：

圖2 GIS設(shè)備故障問題原因分析

在GIS設(shè)備故障問題中，排除由于人為因素所致的原因，維護(hù)措施不到位、設(shè)備安裝不合格、設(shè)備清潔度不夠等也是導(dǎo)致GIS設(shè)備產(chǎn)生故障的重要因素之一。在肇慶供電局的斷路器故障中，約占40%的故障是由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝不當(dāng)引起的。設(shè)備安裝不合格包括設(shè)備在安裝前的檢測(cè)、安裝時(shí)的工藝問題與相應(yīng)的清潔問題以及安裝后的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不到位問題。而這些問題都是日后我們需注意控制與管理的方面。

2.SF6斷路器故障原因分析

SF6故障是500KV變電站斷路器故障中最復(fù)雜的故障類型之一，根據(jù)故障產(chǎn)生的性質(zhì)來分共有三種：拒動(dòng)、誤動(dòng)與絕緣問題，其中誤動(dòng)故障所占據(jù)的比例最大，為57%。深入分析其故障原因，如下圖3所示：

圖3 SF6斷路器故障原因分析

由圖3我們得知，在SF6斷路器故障問題中，繼電器的性能故障占據(jù)的比例是最大的，而運(yùn)行維護(hù)措施不到位所引起的故障占據(jù)比例最小，為14%。深究其中，我們還需要注意的是對(duì)于繼電器的性能保護(hù)，在500KV變電站中三相不一致繼電器經(jīng)常發(fā)生開關(guān)誤動(dòng)現(xiàn)象，這對(duì)于變電站的整體運(yùn)行狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

三、如何有效的解決斷路器的故障問題

本文中，筆者主要從斷電器的絕緣方面、結(jié)構(gòu)方面以及二次回路方面這三個(gè)部分來具體闡述解決斷路器故障的有效措施。

1.絕緣方面

在500KV變電站中，高壓斷路器的絕緣性能是較差的，只要內(nèi)部的荷電因子發(fā)生移動(dòng)，就會(huì)給斷路器的外殼帶來放電現(xiàn)象，間接就會(huì)引起斷路器的故障。究其主要原因在于，安裝斷路器設(shè)備的時(shí)候，對(duì)設(shè)備零件的清潔度不夠，使得灰塵堆積，經(jīng)過機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，掉落于電磁場(chǎng)區(qū)域，引起斷路器內(nèi)部放電。要想解決這一難題，首先就要定期對(duì)斷路器的外部及內(nèi)部裝置作清理工作，在清理工作完畢的基礎(chǔ)上，本文案例中托電公司則采取的是增加增爬裙刷PRTV涂料的方法來增加高壓斷路器外部裝置的絕緣性能，這是一種切實(shí)可行的方法。

2.結(jié)構(gòu)方面

在500KV變電站中所用的斷路器主要有兩種不同類型的結(jié)構(gòu)：氣動(dòng)型與液壓型。在本文案例中托電公司則對(duì)所使用的斷路器結(jié)構(gòu)作了統(tǒng)一規(guī)定，規(guī)定全體500kv的升壓站都采用的是SF6斷路器。這種SF6斷路器是典型的氣動(dòng)型斷路器，其是利用SF6氣體為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的無油化開關(guān)設(shè)備。其所具備的絕緣性能與滅弧性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于液壓型斷路器。但是其所需的設(shè)備使用費(fèi)用較高，托電公司對(duì)其設(shè)備管理與維護(hù)成本每年也在逐步增長(zhǎng)。

3.二次回路方面

在500KV變電站斷路器中，二次回路方面的故障問題是最難以解決的，因?yàn)槠洚a(chǎn)生故障的范圍廣，幾率大。從科學(xué)角度來說，繼電保護(hù)裝置的性能受損、灰塵進(jìn)入裝置內(nèi)部、回路閘線圈受損等都會(huì)導(dǎo)致二次回路故障的產(chǎn)生。要想判斷該斷路器是否發(fā)生二次回路故障，就要檢測(cè)其是否產(chǎn)生了誤動(dòng)與拒動(dòng)等不良的反應(yīng)與現(xiàn)象。針對(duì)此問題，筆者建議工作人員在安裝斷路器的過程中，加強(qiáng)對(duì)于回路質(zhì)量的控制與管理，確保構(gòu)成元件的安全性能。在實(shí)際運(yùn)行過程中，也要定期的做好對(duì)于零部件的維修與保養(yǎng)工作，為斷路器的運(yùn)行提供一個(gè)安全可靠的環(huán)境。

四、結(jié)語

現(xiàn)如今，社會(huì)城市化進(jìn)程的發(fā)展，工業(yè)化水平的提高以及居民用電需求的增加，都離不開電力系統(tǒng)的重要作用，而500KV交流變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要樞紐之一，其安全的性能對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的。因此，工作人員就要從日常的工作中加強(qiáng)對(duì)于斷路器的質(zhì)量監(jiān)管，仔細(xì)做好有關(guān)斷路器絕緣方面，結(jié)構(gòu)方面以及二次回路方面的保護(hù)工作，在發(fā)生故障時(shí)應(yīng)第一時(shí)間排查故障原因，并積極的采取科學(xué)的措施去解決故障問題。

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