宜都換流站5012斷路器故障原因分析

陳飛　王喆　饒洪林　吳劍波

摘 要：本文介紹了一起換流站GIS斷路器故障，對故障原因進行了分析，并提出來相應的措施。

關鍵詞：換流站;斷路器;故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.076

0 前言

宜都換流站是三峽電站電力外送配套工程“三—滬直流輸電工程”的送端站，位于宜都市紅花套鎮(zhèn)蔡家沖，處于三峽電站與華中電網(wǎng)的功率交匯處，是一個大型交、直流樞紐換流站。

宜都換流站500kV交流場GIS設備是由新東北電氣和瑞士ABB公司成套提供，采用一倍半接線方式，共6個完整串。斷路器型號為ELK SP3（帶合閘電阻），電壓等級500kV，2006年12月投入運行。

GIS設備結構緊湊、占地面積小、日常運維工作量小，對無線電干擾、電磁干擾等有較強的屏蔽性。滿足了現(xiàn)場對場地、環(huán)境的要求。

1 故障情況

現(xiàn)場5011、5012斷路器熱備用，5013斷路器運行帶第一大組交流濾波器#61母線，5611、5612、5613、5614小組濾波器熱備用。天氣多云，環(huán)境溫度10℃，無雷電。

在2015年3月11日，按照調(diào)度的指令，針對5011斷路器對極I換流變采取充電，其中5011斷路器是屬于正常合上狀態(tài)。在23：43：33，也就是合上5011斷路器在87秒之后，針對極I換流變交流引線差動保護、換流變交流引線零序差動保護，第一大組交流濾器中61母母線差動保護動作，其中5011和5013斷路器是屬于跳開狀態(tài)，這個過程5012斷路器正在處于熱備用狀態(tài)。

2 故障原因的具體分析

從保護動作情況以及保護取量的角度采取分析，交流濾波器母差保護電流都是取用500kV，其中第一串T3以及T6之間沒有差流存在，換流變引線差動保護電流取用自500kV，其中第一串T4以及CT之間沒有差流，這兩個都屬于保護工作，要進行前期的判斷，也就是斷路器5012B以及兩側的CT位置。

2.1 現(xiàn)場檢查情況

（1）外觀檢查正常，無放電痕跡。

（2）試驗人員要針對5012B的斷路器、隔離開關室以及電流互感器采取氣體分解物的有效測試，結果是斷路器氣室內(nèi)有SO2，含量在249ul/L，同時還有H2S，含量是13.8ul/L，這兩項的含量都已經(jīng)嚴重超過規(guī)定數(shù)值。

（3）5012斷路器CT氣室，內(nèi)部打來之后要確保干凈和潔凈，沒有放點的痕跡出現(xiàn)。5012斷路器B將蓋子打開后，需要針對其中的合閘電阻屏蔽罩下的白色分解物采取認真的檢查，其中屏蔽罩四周有粉末，經(jīng)過檢查的結果可以判斷是AlF3。

（4）在位于合閘電阻屏蔽罩正下方的位置有電弧灼燒的痕跡發(fā)現(xiàn)，孔洞的直徑尺寸是60mm，位于屏蔽罩下方的殼體也發(fā)現(xiàn)了放電的痕跡。下圖是具體放電的圖，見圖1和圖2。

在合閘電阻側第2個屏蔽罩內(nèi)部發(fā)現(xiàn)4塊橡皮材質(zhì)異物，尺寸大小為15mm，經(jīng)核實，該異物為斷路器合閘電阻輔助斷口內(nèi)部的一條導向環(huán)（聚四氟乙烯材料）的斷裂脫落部分。

（5）對5012 B相斷路器合閘電阻進行測量，電阻值為1567?（額定值1500?10%），阻值正常。

（6）針對5012 B相斷路器兩只都是電容串聯(lián)，其中在測量上都是334.8pF，在現(xiàn)場就需要將端口采取共同測量，如果有偏差的出現(xiàn)，就需要進行返廠解體后，然后再次完成單獨的測量工作。

（7）結合以往的試驗報告分析，在2014年5月，5012斷路器氣室的試驗都屬于正常范圍，局部的檢測也都是正常，在2015奶奶3月，檢修直流系統(tǒng)過程中，針對5012斷路器采取了全面的試驗，試驗結果都是符合標準，

2.2 分析故障原因

（1）針對現(xiàn)場的試驗以及開蓋檢查，其中盆式絕緣子和絕緣拉桿的都沒有放電的痕跡，此時就能將固體絕緣件受損的情況進行了排除。

（2）現(xiàn)場的故障錄波沒有發(fā)生電壓的情況。歷經(jīng)了仿真的計算發(fā)出，兌換流變進行充電過程中，其中電壓不能超過1.24倍額定電壓，此時，電壓造成的斷路器出現(xiàn)地閃絡故障就由此排除。

（3）出現(xiàn)閃絡故障的原因是因為，在出廠裝配過程中，斷路器合閘電阻端口內(nèi)部的導向受到嚴重的擠壓之后出現(xiàn)了斷裂，其中斷裂的部分就會在合閘電阻屏蔽罩中有殘留，另外，5011斷路器合閘之后，斷路器合閘電阻就會有帶電，在電場以及振動作用下，異物就會向著高場強區(qū)域有所轉(zhuǎn)移，電壓就會在激發(fā)下出現(xiàn)地放電閃絡。

3 總結

（1）針對宜都換流站帶合閘電阻的斷路器出現(xiàn)的故障，現(xiàn)場運維人員提高警惕，加強設備的日常運行巡視，尤其注意是否存在異常聲響、SF6氣體壓力變化等。

（2）利用年度檢修、迎峰度夏等時機，對GIS設備定期開展帶電局放檢測工作，對局放檢測異常的斷路器加強監(jiān)測，并進行氣體分解物檢測，必要時進行開蓋檢查。

（3）GIS設備內(nèi)部元件采用的緊湊型設計，對安裝工藝要求較高。如果出現(xiàn)故障，需要相鄰的設備停電、同時還要對相鄰的氣室進行排氣、拆裝、重新充氣，更換時間長，對人員、設備要求比較高。因此，在新的GIS設備安裝過程中，要加強監(jiān)管，盡量避免零部件安裝不到位、留有隱患，增加后續(xù)運行維護的負擔。

（4）加強人員的培訓，提升運行、維護人員對GIS設備內(nèi)部結構、運行工況的了解。提高維護人員對SF6處理工具、裝置的熟練使用水平，在遇到GIS設備故障時能快速對GIS設備進行修復。

作者簡介：陳飛（1981-），男，湖北漢川人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：直流換流站設備運維檢修。