一起組合電器隔離開關事故的原因分析

朱鋒崔少蕾孫鵬羅榮鈞

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

一起組合電器隔離開關事故的原因分析

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.淄博市技師學院,山東淄博 255100)

介紹了一起組合電器事故,敘述了事故的發展過程,通過對故障設備的外觀、內部檢查以及相關數據測量,分析得出了故障原因為隔離開關的動觸頭行程不到位導致GIS故障。為保證組合電器安全運行,應加強反措的執行和設備狀態監測。

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的開關設備，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、接地開關、CT、PT、避雷器、母線、套管、電纜終端等，采用積木式結構組合在一起，并全部封閉在金屬外殼內，殼內充以一定壓力的SF6氣體作為相間及對地的絕緣，GIS的體積可以做的很小，有效地縮小占地面積，在近年城市電網建設中被廣泛采用[1]。但是GIS設備在制造、裝備以及運行過程中，內部可能產生一些缺陷，特別是當GIS發生故障時，處理難度較大，恢復供電慢，為GIS組合電器的使用帶來了隱患。作者結合一起110kVGIS設備隔離開關動觸頭行程不到位引起的事故進行分析，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母線差動保護動作，接在110kV2母線上的線路116開關、線路114開關、2號主變110kV側102開關跳閘，110kV2母線失電。

該廠GIS設備為2009年5月投運，接線形式為雙母線接線。根據故障錄波圖顯示，114間隔由B相對地短路，發展為BC相對地短路，最后為ABC三相對地短路，短路前114間隔隔離開關狀態為1母線隔離開關(114-1)分閘、2母線隔離開關(114-2)合閘。

2 故障檢查

2.1 110kVGIS設備現場檢查及試驗情況

技術人員使用SF6氣體綜合測試儀對所有氣室進行氣體組分測試，結果顯示:114-1隔離開關氣室分解物中硫化物(SOF2+SO2)含量為40.2μL/L，114-2隔離開關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設備返廠開蓋檢查情況

對三相故障短路點檢查，發現三相放電痕跡明顯，其中B相水平絕緣子靠近筒體側有大片燒蝕痕跡，B相靜觸頭燒蝕嚴重，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，一瓣殘留動觸頭內部，整圈觸指(27片)與動觸頭無接觸痕跡。C相靜觸頭完好無燒蝕痕跡，僅9片觸指上有與動觸頭接觸的痕跡，絕緣墊偏向右下方且偏心嚴重。

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

3 故障原因分析

3.1 隔離開關動觸頭行程情況

廠家設計隔離開關動靜觸頭合閘狀態下動觸頭與動端觸指接觸線距動觸頭端面為132mm。故障后解體測量隔離開關動觸頭與動端觸指接觸線距動觸頭端面距離:A、B相114mm，C相115mm。

3.2 出廠試驗結果

核查開關廠出廠試驗該間隔的試驗記錄如下:動觸頭行程要求值為120±5mm，檢驗值為116.5mm;超程要求值為34±5mm，A、B、C三相的檢驗值分別為:31.8mm、30.4mm、31.8mm。從以上數據可知，故障隔離開關行程接近下限115mm。

3.3 整個故障的發展過程及原因分析

A相靜觸頭的弧觸頭插入動觸頭20mm左右，動觸頭與靜觸指不接觸，長期帶電運行完全靠弧觸頭通流，導致發熱將弧觸頭燒毀并有一瓣弧觸頭熔焊在動觸頭內部。

B相動、靜觸頭燒蝕嚴重，靜觸頭的觸指、屏蔽罩已經燒蝕成一體，判斷B相動觸頭與靜觸指不接觸，僅弧觸頭接觸通流，因長期帶電運行發熱最終導致弧觸頭完全熔化;A相弧觸頭的燒蝕狀態應與B相靜觸頭燒蝕的早期狀態相同。因三相同期性、對中性因素的影響，最終致使B相最早發生燒蝕。

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

4 事故的處理措施及處理后的運行情況

(1)114-2隔離開關更換。進行隔離開關機構試驗調整，檢查隔離開關三相同期性。對GIS隔離開關進行機械特性試驗，重新測量行程、超程，并與新設備的出廠試驗數據進行對比。對隔離開關接觸電阻、絕緣電阻進行測量，將測量值與投產時的值進行對比基本無變化。(2)SF6密度表的改造。110kV114-1與-2隔離開關氣室為兩個獨立的氣室，但是生產廠家通過一根連管將兩個氣室連在一起并使用了1塊SF6密度表，致使原本-2隔離開關氣室故障的硫化物傳遞至-1氣室，擴大了故障損壞設備的范圍，按照國家電網公司反措要求對獨立氣室進行單獨SF6密度表的改造。對回充SF6氣體后的壓力、水分檢測。(3)恢復送電后，定期對設備進行超高頻局放測試、紅外測溫等帶電檢測項目，目前設備運行良好。

5 結語

(1)通過對故障時保護動作、解體檢查情況、安裝工位圖和出廠試驗的綜合分析認為，本次故障的直接原因為動觸頭行程不到位，長期運行發熱造成動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相對地短路，最終發展成為三相短路故障。根本原因為C相動觸頭與靜觸指先于A、B相接觸，且長時間運行后C相靜觸座絕緣墊松動，嚴重偏心，導致動觸頭撞擊絕緣墊造成三相動觸頭行程偏小。(2)GIS采用金屬全封閉結構，無法對運行中的GIS內部情況進行直接的監測或檢查，GIS內部一旦發生故障，引起的事故往往比較嚴重，損失很大，所以必須對GIS加強超聲波或特高頻局部放電的在線監測和帶電檢測，提早發現和處理缺陷[2-4]。(3)在設備的日常維護檢修中需加強超高頻局放測試、SF6氣體組分測試、紅外測溫等帶電檢測項目的應用，對此類產品建立詳細的氣體組分臺賬、超高頻圖譜庫，及時把握在運設備運行指標變化，及早發現隱患，認定缺陷位置，及時處理，將事故消滅在萌芽狀態。

[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[J].高電壓技術, 2003,29(12):22-23.

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