某500kV復合式絕緣組合電器隔離開關合閘不到位異常情況分析

宋微浪 唐斌 何建華

【摘要】復合式氣體絕緣組合電器（HGIS）在近年來得到了普及應用，但由于其全封閉性，如何判斷其內部隔離開關分合閘位置需要探索。通過對某500kV變電站 HGIS的隔離開關的故障分析，解剖其合閘不到位的原因，并進行了破壞性試驗論證，并對同一變電站同類型的產品進行了非破壞性檢測。針對事故情況，提出防范措施，將同類事故防范于未然。

【關鍵詞】HGIS設備；隔離開關；合閘不到位；破壞性試驗

0、引言

復合式氣體絕緣組合電器（Hybrid Gas Insulated Switchgear，簡稱HGIS）因其吸收了傳統空氣絕緣開關設備（AIS）的簡單、直觀的特點，同時集成了氣體絕緣封閉式組合電器（GIS）的占地面積小、運行維護工作量小的特點，在電網得到了較廣泛的普及應用，但其具有狀態不直觀等特點，給現場分析設備狀態帶來了挑戰。

1、事故描述

某500kV變電站在啟動送電過程中，后臺警告500kV某線路RCS931保護距離II段動作，5023開關C相故障，該線路三相斷路器跳閘。

據現場運行人員描述，跳閘的5023開關附近有異常聲響。檢查設備外觀未見明顯異常，對相關氣室旋開逆止閥，發現50231隔離開關C相氣室溢出氣體帶有強烈的臭雞蛋味，取該氣室氣體進行分解物產物測試等診斷性試驗，檢測出二氧化硫、硫化氫、一氧化碳等六氟化硫氣體放電擊穿后的產物。初步判斷該氣室內有強烈放電，需進行進一步分析。

2、事故原因分析

對50231隔離開關C相進行進一步檢查，將相關氣室進行氣體回收后，打開氣室觀察窗，該隔離開關動觸頭尚未接觸到靜觸頭（離插入深度要求還差8cm左右），存在合閘不到位的情況。初步認為其存在的小間隙兩側電壓差突增，造成間隙擊穿，氣室內電弧對外殼放電，最終引發該線路跳閘。

其后，現場將該機構箱拆除后，不難看出該型號隔離開關采用本體內傳動軸與隔離開關內部操作連桿連接本體傳動軸的結構，其齒套管通過花鍵與操動機構的輸出軸連接，本體內傳動軸與齒套管通過螺紋連接，從而確保操動機構帶動本體內部動觸頭運動。故障相隔離開關由于此處咬合不緊密，導致隔離開關無法合閘到位。

3、原因探究及試驗分析

根據現場拆解情況，初步認為故障相隔離開關在裝配時有齒套管緊固力矩不足、有齒套管與內傳動軸之間的鎖緊劑（厭氧膠）涂抹量不夠是構成本隔離開關故障的主要原因，其中緊固力矩不足不言而喻，以下論述螺紋鎖緊劑使用量的影響。

試驗分4種方式，使用4種不同鎖緊劑使用用量（方式1，不涂抹鎖緊劑；方式2，涂抹少量鎖緊劑；方式3，涂抹正常使用量一半；方式4，涂抹正常使用量），進行內傳動軸與有齒套管間螺紋連接強度破壞性試驗。將內傳動軸非有齒套管側固定在試驗工裝上，通過連接工裝將力矩扳手與有齒套管進行連接，使用力矩扳手對有齒套管施加逆時針方向（有齒套管松脫方向）的力矩，以3N·m力矩為單位逐漸增加力矩扳手的動作力矩，直到內傳動軸與有齒套管松脫為止，同時記錄松脫時力矩扳手的力矩值。

通過本次破壞性試驗結果來看，第1、2種方式與第3、4種方式連接力度相差較多，3、4比較，則鎖緊力度相差無幾。由此說明，是否涂抹鎖緊劑對連接強度也有較大影響，但當鎖緊劑使用量達到一定數值時，鎖緊作用就不太明顯了。

4、問題防范

4.1 非破壞性施加力矩法

將隔離開關操動機構從其本體機構拆除，面對隔離開關內傳動軸，逆時針旋轉扳手，執行隔離開關本體的合閘操作，待其合閘到位后，繼續在原方向施加15N·m力矩，若齒套管未發生松動的情況，則可以判定內傳動軸與有齒套管螺紋連接可靠。

4.2 X光成像原理法無損檢測

在條件允許的情況下，還可以利用先進的X射線數字成像技術，該技術能實現在不解體設備情況下對HGIS組合電器設備內部情況進行多方位、可視化的無損檢測，對裝配類的缺陷如分合閘不到位、屏蔽罩脫落、螺絲松脫等HGIS罐體內常見缺陷該方法有較好的辨識能力，缺點是所需X射線數字裝置價格較為昂貴，且對檢測人員素質要求較高，通常較少在電力工作現場配置。

5、結論

HGIS隔離開關由于結構較為隱蔽，制造工藝要求也相對較高，因此要求在設備制造階段，廠家裝配人員需樹立牢固的質量意識，按照產品設計要求裝配元器件、清潔絕緣件、緊固力矩、涂敷厭氧膠等。設備投運后，可以通過現場查看、間接驗電、紅外測溫等手段發現設備運行異常情況，必要時采取超高頻局部放電、超聲波局部放電、X光射線檢測法，對存在可疑問題的隔離開關部件采取SF6分解物測試、非破壞性力矩試驗法等方法確認診斷。

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