500KV交流變電站斷路器的運行情況及故障原因分析

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古 托克托 010206）

引言

隨著社會用電量的不斷增加，我國的電力系統正逐步朝著專業化、科學化的方向發展，而500KV電網是我國電力系統的重要組成部分，在此系統中，500KV的交流變電站是一個非常重要的電網樞紐。但是根據近幾年的調查數據來看，變電站斷路器產生故障事故的機率正逐步升高，這給我國電力系統的運行帶來了不利的影響。因此，就必須要先對變電站斷路器的基本運行狀況作個全面分析，再深入研究其產生故障的原因，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行狀況

1.斷路器的基本組成結構與作用

高壓斷路器指的是額定電壓超過所規定的3KV及以上，并能夠承載、關閉與開啟過載電流的設備。這種能夠控制電流開關的設備都被統稱為高壓開關設備，類似于斷路器的高壓開關設備還有接地斷路器、熔斷器、隔離負荷開關等，雖然它們種類復雜，但是組成結構大多是相似的，下圖1即高壓斷路器的組成結構示意圖：

圖1 高壓斷路器的組成結構示意圖

高壓斷路器在我國電網中的基本作用主要有以下三種，分別是：

1.1 調節作用

高壓斷路器是一種具備可調節與可控制性的開關設備，其能夠很好的根據電網的需求，設置不同的電力設備與部分的電力線路投入或者是退出使用，以此方式來達到調節設備供電的需求。

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。當電力系統中部分線路或者是某一設備產生故障時，其能夠在繼電保護的影響下，快速找出故障問題并將其切除。

1.3 安全保護作用

高壓斷路器是一種可調節的開關設備，因此只要工作人員關閉高壓斷路器或者是其他類型的電力開關設備，那么就可以對電力設備起到一定的安全保護作用，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行狀況

根據所調查數據來看，目前我國的500KV交流變電站斷路器的運行狀況是良好的，只有少數斷路器產生故障情況。下面，筆者主要是以大唐著名的發電企業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行狀況。托電公司的發電工程是國家十五期間的重點建設項目，其所擁有的500kv的升壓站為我國的西部大開發和西電東送戰略輸送了源源不斷的電量。據調查的相關數據來看，托電公司的機組容量為8×600mw，各機組均采用的是雙電源系統，盡管安全設置了電源系統，可是在500kv的交流變電站中仍有斷路器的故障產生。例如在2008年的1月23號，托電公司的6#機組在啟動的過程中，5062斷路器A相就發生了外絕緣閃絡的故障，此次故障造成了#6機組發變組產生相應的保護動作，與此同時，啟動5062開關失靈的保護動作還造成了托源四線5063開關產生了跳閘現象。工作人員隨即趕到現場對現場設備進行了全面的檢測與排查。在經過SF6氣體專業人員對托電5062斷路器進行了SF6中SO2氣體的含量檢測后，在現場就根據檢測數據作出了SF6氣體的色譜分析，隨即又對5062斷路器的A相頂部進行了全面的排查，最終排查到故障原因即A相北側的端口位置產生了外絕緣閃絡現象。工作人員根據所排查出的故障原因隨即采取了及時的補救措施，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于我們來說是十分重要的。

二、500KV交流變電站斷路器產生故障的原因分析

在目前所使用的500KV交流變電站中斷路器會產生不同類型的故障，例如GIS設備的故障、HGIS設備的故障以及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分析，即GIS設備故障原因與SF6斷路器故障原因。

1.GIS設備故障原因分析

GIS設備故障是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設備故障問題原因分析

在GIS設備故障問題中，排除由于人為因素所致的原因，維護措施不到位、設備安裝不合格、設備清潔度不夠等也是導致GIS設備產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%的故障是由于現場設備安裝不當引起的。設備安裝不合格包括設備在安裝前的檢測、安裝時的工藝問題與相應的清潔問題以及安裝后的設備維護保養不到位問題。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雜的故障類型之一，根據故障產生的性質來分共有三種：拒動、誤動與絕緣問題，其中誤動故障所占據的比例最大，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的比例是最大的，而運行維護措施不到位所引起的故障占據比例最小，為14%。深究其中，我們還需要注意的是對于繼電器的性能保護，在500KV變電站中三相不一致繼電器經常發生開關誤動現象，這對于變電站的整體運行狀態都會產生不利的影響。

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、結構方面以及二次回路方面這三個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，只要內部的荷電因子發生移動，就會給斷路器的外殼帶來放電現象，間接就會引起斷路器的故障。究其主要原因在于，安裝斷路器設備的時候，對設備零件的清潔度不夠，使得灰塵堆積，經過機器的運轉，掉落于電磁場區域，引起斷路器內部放電。要想解決這一難題，首先就要定期對斷路器的外部及內部裝置作清理工作，在清理工作完畢的基礎上，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，這是一種切實可行的方法。

2.結構方面

在500KV變電站中所用的斷路器主要有兩種不同類型的結構：氣動型與液壓型。在本文案例中托電公司則對所使用的斷路器結構作了統一規定，規定全體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型斷路器，其是利用SF6氣體為絕緣介質和滅弧介質的無油化開關設備。其所具備的絕緣性能與滅弧性能都遠遠的大于液壓型斷路器。但是其所需的設備使用費用較高，托電公司對其設備管理與維護成本每年也在逐步增長。

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，因為其產生故障的范圍廣，幾率大。從科學角度來說，繼電保護裝置的性能受損、灰塵進入裝置內部、回路閘線圈受損等都會導致二次回路故障的產生。要想判斷該斷路器是否發生二次回路故障，就要檢測其是否產生了誤動與拒動等不良的反應與現象。針對此問題，筆者建議工作人員在安裝斷路器的過程中，加強對于回路質量的控制與管理，確保構成元件的安全性能。在實際運行過程中，也要定期的做好對于零部件的維修與保養工作，為斷路器的運行提供一個安全可靠的環境。

四、結語

現如今，社會城市化進程的發展，工業化水平的提高以及居民用電需求的增加，都離不開電力系統的重要作用，而500KV交流變電站作為電網系統的重要樞紐之一，其安全的性能對于整個電網系統來說是至關重要的。因此，工作人員就要從日常的工作中加強對于斷路器的質量監管，仔細做好有關斷路器絕緣方面，結構方面以及二次回路方面的保護工作，在發生故障時應第一時間排查故障原因，并積極的采取科學的措施去解決故障問題。

[1]謝志武.500kV交流變電站綜自改造探索與研究 [D].華南理工大學,2012-05-01.

[2]韓鵬.西電東送兩廣斷面500kV交流線路高壓并聯電抗器運行方式研究[D].華南理工大學,2012-05-01.

[3]文斌.變電站線路斷路器雷電侵入波故障分析與防治[D].華北電力大學,2012-12-01.