500 kV斷路器合閘電阻故障分析及運(yùn)行維護(hù)研究

張繼忠　林俊峰

摘 要：對(duì)于500 kV超高壓線路，合閘電阻是其斷路器最重要的組成部分之一。一旦合閘電阻出現(xiàn)問題，不僅斷路器本身的機(jī)械性能會(huì)受到影響，還會(huì)改變電場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)滅弧產(chǎn)生不利的影響，導(dǎo)致斷路器爆炸或是發(fā)生其他危害事故。因此，應(yīng)從500 kV斷路器合閘電阻的應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況研究和探討相關(guān)應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)一步研究主要故障原因，提出合理化的建議。

關(guān)鍵詞：500 kV輸電線路；合閘電阻；斷路器；電路控制開關(guān)

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.072

1 應(yīng)用背景介紹

1.1 500 kV斷路器合閘電阻概述

隨著工作的推進(jìn)，高壓斷路器被廣泛應(yīng)用到了常規(guī)接通或斷開電路的工作中，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器能夠切斷故障電流，從而降低故障造成的影響。在電力系統(tǒng)中，線路合閘是一種十分常見的操作，特別是在長(zhǎng)距離超高壓輸電線路中，在斷路器上裝設(shè)并聯(lián)電阻作為限制合空線過電壓的主要措施。在斷路器合閘的過程中，安裝合閘電阻成為了控制高壓輸電線電壓，降低安全風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。

1.2 工作原理和運(yùn)行維護(hù)工作的重要性

在實(shí)際工作中，工作人員十分重視500 kV輸電線路的運(yùn)行安全，而斷路器合閘電阻就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)。合閘電阻的工作原理是：斷路器合閘時(shí)，電阻斷口與主斷口在絕緣拉桿的帶動(dòng)下同時(shí)動(dòng)作，通過機(jī)械裝置改變沖動(dòng)比，電阻斷口比主斷口提前閉合，主斷口合閘到位后電阻斷口自動(dòng)分閘。實(shí)際上，因?yàn)閿嗦菲骱祥l電阻故障引發(fā)的事故不在少數(shù)，比如斷路器處于熱備用狀態(tài)時(shí)，合閘電阻發(fā)生爆炸事故，造成了嚴(yán)重的后果。為了更好地維護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，也為了降低電力事故對(duì)社會(huì)和人們?cè)斐傻牟焕绊懀岣?00 kV斷路器的穩(wěn)定性和可靠性是十分重要的。在日常工作中，必須要高度關(guān)注斷路器合閘電阻的運(yùn)行狀況，做好檢查和維修工作，降低不安全因素出現(xiàn)的概率，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展保駕護(hù)航。

2 主要故障

造成500 kV斷路器合閘電阻故障的原因有很多，既有可能是裝置本身的問題，也可能是受外部環(huán)境變化引發(fā)的故障，還可能是工作狀態(tài)下的外力損害。但是，無論是哪種原因引發(fā)的合閘電阻故障，都應(yīng)該受到重視，進(jìn)行必要的維護(hù)和檢修工作。

2.1 故障原因

2.1.1 環(huán)境變化對(duì)斷路器合閘電阻的影響

500 kV斷路器合閘電阻被配置在輸電線路中，長(zhǎng)期裸露在外，特別是在雷雨季節(jié)，陰暗潮濕的自然環(huán)境就容易導(dǎo)致斷路器表面的瓷套堆積一定的污穢物，而且還會(huì)影響其本身的絕緣效果；再加上受其他環(huán)境的影響，比如大風(fēng)、雷擊等，瓷套外表面容易出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，這就可能導(dǎo)致斷路器合閘電阻出現(xiàn)故障，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)安全事故。

2.1.2 斷路器合閘電阻自身的故障

在電力工作中，要求工作人員必須具備嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，要求對(duì)合閘電阻進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，淘汰那些不符合使用標(biāo)準(zhǔn)的合閘電阻。但是，在實(shí)際工作中，斷路器合閘電阻的工作狀態(tài)是一致的，故障可能會(huì)造成一側(cè)爆炸，另一側(cè)則不會(huì)受到影響。雖然設(shè)計(jì)缺陷對(duì)斷路器合閘電阻故障的影響比較小，但仍不能排除這種可能，合閘電阻零部件的角度、質(zhì)量和裝配工藝很難控制，特別是在長(zhǎng)期使用的過程中，就會(huì)出現(xiàn)一些問題，導(dǎo)致內(nèi)部通流和絕緣性變差。合閘電阻的A2拉桿斷裂導(dǎo)致絕緣管內(nèi)壁發(fā)生褶皺，進(jìn)而容易引發(fā)質(zhì)量缺陷，造成合閘電阻故障。

2.1.3 安裝不當(dāng)引發(fā)的故障

在斷路器合閘電阻的運(yùn)行過程中，如果合閘電阻斷口斷裂，很容易導(dǎo)致每次合閘時(shí)拉桿與絕緣管內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生褶皺，并長(zhǎng)期堆積在絕緣管內(nèi)。另外，它本身是動(dòng)靜梁段結(jié)構(gòu)，靜端靠外，采取的是“懸梁臂”式構(gòu)造，在運(yùn)輸和安裝過程中，如果技術(shù)水平不夠，或是工作人員操作不當(dāng)，就可能會(huì)產(chǎn)生垂直沖擊，使得合閘電阻破損。如果這種損壞沒被發(fā)現(xiàn)，就會(huì)大大增加后期的不穩(wěn)定性。此外，斷路器應(yīng)該同時(shí)開斷，否則就容易出現(xiàn)高過電壓或是使滅弧室壓力升高，進(jìn)而引發(fā)故障。同時(shí)，斷路器開斷不符合要求也會(huì)發(fā)生故障。

2.1.4 過電壓沖擊引發(fā)的故障

在實(shí)際工作中，500 kV輸電線路的電壓狀況是很難控制的，雷擊可能會(huì)導(dǎo)致斷路器合閘電阻系統(tǒng)內(nèi)部受到較高電壓的沖擊，而輸電線路自身的鐵磁諧振也可能會(huì)引起過電壓。此外，操作引起的過電壓現(xiàn)象也是較為常見的。

綜上所述，很多原因都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓迅速升高，使得斷路器被燒斷或其功能失效，這些都是500 kV斷路器合閘電阻故障的關(guān)鍵原因。

2.2 斷路器合閘失效的影響和主要表現(xiàn)

斷路器合閘失效是500 kV輸電系統(tǒng)中較為常見的問題，一旦出現(xiàn)斷路器合閘失靈的情況，輕則會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備暫停運(yùn)作，電力運(yùn)輸工作受到影響；重則會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還會(huì)爆炸，引發(fā)電力事故?？偨Y(jié)目前主要的斷路器合閘失效問題，主要包括2方面：①電氣二次回路故障引發(fā)斷路器合閘失效。在實(shí)踐過程中，如果電路控制開關(guān)調(diào)到“合閘”位置，紅綠燈指示并沒有發(fā)生變化，綠燈依然運(yùn)作而紅燈不亮，合閘電流表無擺動(dòng)，喇叭響，這就說明這種情況下的操作機(jī)構(gòu)并沒有動(dòng)作，問題出現(xiàn)在二次回路上。二次回路引發(fā)的斷路器合閘失效可能表現(xiàn)為保險(xiǎn)熔斷或解除不亮，也可能會(huì)造成合閘母線電壓過低，還可能會(huì)表現(xiàn)為回路元器件解除不亮，或是接線端子松動(dòng)，但是，這些都會(huì)共同引發(fā)斷路器合閘失效。②開關(guān)和操作機(jī)構(gòu)機(jī)械故障導(dǎo)致斷路器合閘失效。另外一個(gè)斷路器合閘失效主要表現(xiàn)為開關(guān)和操作機(jī)構(gòu)發(fā)生機(jī)械故障。例如，當(dāng)控制開關(guān)扭到“合閘”位置時(shí)，紅燈滅，綠燈不亮，返回“合閘后”位置后，仍然不亮并系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)，這就可能是開關(guān)沒有合上，也可能操作保險(xiǎn)熔斷或解除不亮。如果綠燈滅后復(fù)亮或是閃光，合閘電流表有擺動(dòng)，則可能是電壓太低或是操作機(jī)構(gòu)調(diào)整不當(dāng)。因?yàn)殚_關(guān)和操作結(jié)構(gòu)故障造成的斷路器合閘失效是十分常見的。

3 500 kV斷路器合閘電阻的運(yùn)行維護(hù)

基于以上討論，對(duì)500 kV斷路器合閘電阻主要故障和合閘失效的表現(xiàn)有了基本的了解。因此，面對(duì)工作中存在的問題，工作人員要認(rèn)真對(duì)待，從技術(shù)創(chuàng)新、環(huán)境維護(hù)、裝置保護(hù)和監(jiān)督管理等多個(gè)方面入手，努力提高500 kV斷路器合閘電阻運(yùn)行的安全性。

3.1 加強(qiáng)對(duì)斷路器合閘電阻的檢查和維修

外部氣候變化、氣溫變化等都可能是引發(fā)斷路器合閘電阻故障的原因，因此，電力工作人員應(yīng)該定期檢查和維修相關(guān)部件。檢查工作主要包括檢查斷路器合閘電阻的完整性、性能等，如果發(fā)現(xiàn)問題合閘或斷路器合閘電阻已經(jīng)老化、受自然環(huán)境污穢比較嚴(yán)重的裝置，應(yīng)該及時(shí)更換，并進(jìn)行必要的維修，防止后期發(fā)生安全事故。

3.2 提高斷路器合閘電阻的自身性能

在實(shí)際工作中，很多故障都與斷路器合閘電阻本身有密切的關(guān)系，因此，提高其自身性能是最基本的維護(hù)手段。在合閘設(shè)計(jì)上，要考慮它的功能性，結(jié)合具體地區(qū)或是行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，如果發(fā)現(xiàn)技術(shù)漏洞或是不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品，要堅(jiān)決抵制。當(dāng)進(jìn)入輸電線系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)部門和責(zé)任人要嚴(yán)格控制，不能讓問題裝置進(jìn)入電力系統(tǒng)。與此同時(shí)，要特別注意運(yùn)輸和安裝過程，采取必要的技術(shù)培訓(xùn)，選擇具有豐富經(jīng)驗(yàn)和熟練操作技能的工作人員組織施工，避免人為原因引發(fā)的故障。

3.3 提高輸電線路的整體性能

在500 kV輸電線路的配置上，要根據(jù)地區(qū)實(shí)際狀況選擇合適的輸電線路，并合理布置斷路器合閘電阻。根據(jù)地形地勢(shì)變化完成輸電線的布局工作，結(jié)合運(yùn)籌學(xué)理論縮短輸電線路的長(zhǎng)度，降低因?yàn)楸┞抖馐芾讚舻目赡?。根?jù)前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)，細(xì)致地檢測(cè)斷路器合閘電阻故障多發(fā)地區(qū)，定期防護(hù)，降低高位地帶被雷擊的可能。利用現(xiàn)代技術(shù)手段提高輸電線本身的性能，通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探討輸電線路在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的斷路器合閘電阻故障，從組織部署到具體的裝置都要做好詳細(xì)的規(guī)劃，這樣才能在實(shí)際運(yùn)用時(shí)降低故障發(fā)生的概率，保證斷路器合閘電阻的高效運(yùn)作。

3.4 利用現(xiàn)代信息手段構(gòu)建智能故障處理平臺(tái)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)日益成熟，被廣泛應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)中，針對(duì)500 kV輸電線路斷路器合閘電阻故障，可以通過智能系統(tǒng)構(gòu)建、共享系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)。一旦合閘電阻出現(xiàn)故障就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，快速地將故障內(nèi)容和原因反饋到總控制室，由總控制室檢查，并作出維修判斷。這樣會(huì)更加專業(yè)，效率也會(huì)更高?？傊?，將先進(jìn)技術(shù)與專業(yè)技能結(jié)合是解決500 kV斷路器合閘電阻故障、保障運(yùn)行維護(hù)工作的有效手段。

4 結(jié)束語

500 kV高壓輸電線的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為了關(guān)系著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活的重要因素。各種因素都可能會(huì)引發(fā)斷路器合閘故障，造成合閘失效，特別是在天氣條件惡劣的地區(qū)，這類故障和問題更加突出。但是，相信從地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā)，在有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，通過相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，再加上電力工作者的努力，能夠有效控制斷路器合閘電阻故障，保證高壓輸電線路能夠高效正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]曾喜聞.500 kVGIS斷路器合閘電阻故障分析[J].電工技術(shù)，2009（3）.

[2]丁振宇.淺談?shì)旊娋€路防雷接地[J].江西電力，2006（01）.

〔編輯：白潔〕