一起220kV斷路器斷口絕緣擊穿故障分析

李遵守 周開峰

（保定供電公司，河北 保定 071000）

2010年8月，某220kV線路A相故障，220kV站213斷路器保護動作，跳開A相斷路器，重合閘未動作。A相跳開后 156ms重新出現故障電流，持續時間約12ms，兩套保護分別發三跳、永跳令，跳開三相斷路器。

故障發生時，該地區為雷雨天氣，閃電頻繁。現場無任何檢修工作，無倒閘操作，斷路器運行正常。斷路器自投運以來各項試驗數據合格，未發生過任何故障及缺陷。

1 繼電保護動作信息

0ms 線路 A相故障，213側故障電流最大有效值為26kA。

15ms 線路兩側RCS931BM保護差動動作。

25ms 線路兩側PSL603GC保護差動動作。

48ms 213斷路器A相滅弧，A相斷路器成功切除故障電流。

204ms 213斷路器 A相再次出現故障電流，最大有效值為18kA（據錄波圖顯示）。

223ms 213斷路器RCS931BM保護非全相故障 三跳（在跳閘邏輯中）。

252ms 213斷路器 A相故障電流消失（據錄波圖顯示）。

通過錄波圖分析，保護裝置動作正確，213斷路器A相跳開156ms后重新出現故障電流（持續時間約 12ms），致使保護分別發三跳、永跳令，斷路器單相故障也未重合。

2 故障情況檢查

針對斷路器A相跳開156ms后重新出現故障電流這一不明原因現象，工作人員制定了檢查方案，進行了一系列深入檢查。

2.1 現場檢查

專業人員現場檢查發現，33#耐張塔 A相引流線懸垂合成絕緣子、32#直線塔 A相懸垂合成絕緣子（雙串）有雷擊放電痕跡。

對213斷路器進行氣體分解物試驗，發現A相硫化氫含量111.2μL/L，二氧化硫含量35.5μL/L，氣體分解物嚴重超標，測試過程中工作人員聞到有臭味。B、C兩相硫化氫和二氧化硫含量均為零，未檢出分解物。斷路器三相 SF6氣體含水量符合標準要求，外觀檢查無異常。

2.2 斷路器解體檢查

將斷路器返廠解體后發現，斷路器滅弧室內有大量白色粉末，如圖1所示。

圖1 解體后的斷路器滅弧室

滅弧室灼燒痕跡如圖2所示。

圖2 滅弧室內灼燒痕跡

3 原因分析

故障斷路器為蘇州 AREVA高壓電氣有限公司產品，型號為 GL314-252。該斷路器自 2007年 11月投運后，預防性試驗數據合格，未進行過補氣，未發生過任何缺陷。根據錄波圖及氣體分解物測試結果分析推斷，故障發生過程如下。

3.1 第一次出現故障電流

根據錄波圖及線路查線結果分析，線路33#（距故障斷路器近）塔遭受雷擊造成絕緣子表面閃絡，故障電流為 26kA，持續時間 50ms，斷路器成功切除故障電流。

3.2 第二次出現故障電流

A相故障切除后約 156ms（此時未達到重合閘0.8s動作出口時間，A相斷路器處于斷開狀態），32#塔遭受第二次雷擊，上端金屬件對下端均壓環直接擊穿，同時造成斷路器斷口擊穿，重新產生故障電流，兩套保護分別三跳、永跳出口，跳開三相斷路器。由于合成絕緣子具有自恢復特性，而且絕緣子表面沒有形成閃絡，故障點電弧自行熄滅。

3.3 雷電定位系統顯示數據

故障發生當晚為雷雨天氣，故障發生時段1分鐘內雷電定位系統顯示 31-32＃桿塔落雷 1次，雷電流幅值為53.9kA，并有反擊1次。現場查線在32#、33#塔各發現故障點1處。

4 結論

從以上分析結果綜合來看，線路在第一次發生雷擊時，斷路器成功切除故障，約156ms后遭受第二次雷擊，在未到達重合閘動作時間（0.8s）前，斷口遭到擊穿，重新產生故障電流，保護動作三跳、永跳出口，跳開三相斷路器。雷擊是造成本次斷路器損壞的原因。

措施及建議：

1）線路故障跳閘后，專業人員應加強對故障數據、錄波圖等資料的分析，當發現原因不明現象或異常波形圖時，應加強對一次設備的檢測，避免留下隱患。

2）對于220kVSF6斷路器雷電沖擊和工頻耐壓型式試驗，設備生產廠家有必要考慮斷路器在分位時斷口承受雷電波和工頻電壓作用的極端情況，提高耐雷水平。

3）對已發生過雷電波侵入造成斷路器等設備損壞的變電站，應在出線間隔入口處裝設金屬氧化物避雷器。

4）應密切關注氣候變化，定期對設備運行地區平均雷暴日數和平均落雷密度進行統計，位于多雷區且多次發生雷擊跳閘的線路，在常規防雷措施不佳的情況下應安裝線路避雷器[1-2]。

[1] 朱寶森.SF6斷路器技能考核培訓教材[M].北京:中國電力出版社,2003.

[2] 孫寶成,劉貴先.變電檢修高級工[M].北京:中國電力出版社,2000.