一起阻波器閃絡故障產(chǎn)生的原因分析及防范

李 張 秀， 江 峰， 張 建 波

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617100)

一起阻波器閃絡故障產(chǎn)生的原因分析及防范

李 張 秀， 江 峰， 張 建 波

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617100)

惡劣天氣常常給電力系統(tǒng)的安全運行造成危害，引起開關跳閘、設備燒損等。針對二灘水電站發(fā)生的一起因異常天氣引起的500kV出線場阻波器閃絡故障、進而造成GIS開關觸頭局部燒損加劇的現(xiàn)象進行了相關分析，提出了有效的防范措施，對同類型電站設備的運行維護提供了借鑒。

阻波器；閃絡；原因；處理；防范；二灘水電站

二灘水電站共安裝6臺單機容量為55萬kW的水輪發(fā)電機組，首臺機組于1998年8月并網(wǎng)發(fā)電，1999年12月6臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電。二灘水電站共有五回500kV出線，分別是二普一線、二欖二線、二欖一線、二石一線和二石二線，其中前三回主送川渝兩地，另兩回就近接入攀西地區(qū)。

二灘水電站五回出線均設計安裝了阻波器，用于線路載波通信及高頻保護。其中，二普一線、二欖一線、二欖二線安裝了由ABB公司生產(chǎn)的DLTC2500/2型阻波器，二石一線和二石二線安裝了由北京電力設備廠生產(chǎn)的XZF-2500-2.0/50-B和XZF-3150-1.0/63-B5型阻波器。

1 故障發(fā)生情況

2012年3月27日17∶45∶20，二欖二線故障跳閘，重合閘動作不成功，5032、5033開關跳閘。保護裝置顯示二欖二線發(fā)生B相永久接地故障?，F(xiàn)場檢查情況為：

二欖二線1號902保護屏：工頻變化量阻抗、距離I段動作，選相B相，測距為2.2km；二欖二線2號602保護屏：距離零序、縱聯(lián)保護動作，選相B相，測距為2.18km，裝置顯示初次故障相電流為13.124kA，再次故障相電流為17.81kA；GIS#1故障錄波裝置：選相B相，測距為2.311km；#1、#2安控裝置：裝置啟動，二欖二線單永接地，越策略表定值下限。

檢修人員對二欖二線出線場設備進行檢查時發(fā)現(xiàn)二欖二線B相阻波器外表面有熏黑現(xiàn)象(圖1)，A、C相阻波器和二欖二線出線套管、CVT、避雷器外觀均無異常，避雷器放電計數(shù)器未動作。

圖1 阻波器表面熏黑

20∶56，二欖二線由線路側充電，現(xiàn)場檢查二欖二線出線場設備運行無異音、無閃絡放電現(xiàn)象，使用紅外譜圖儀對二欖二線出線設備進行紅外測溫未發(fā)現(xiàn)過熱點，紅外測溫數(shù)據(jù)見表1。22∶46，二欖二線合環(huán)運行，阻波器運行正常。

表1 二欖二線出線場紅外測溫數(shù)據(jù)(合環(huán)運行前)表

28日上午，檢修人員再次對二欖二線出線設備進行紅外測溫，同時安排人員對二欖二線出線線路進行巡視檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。紅外測溫數(shù)據(jù)見表2。

2 原因分析

表2 二欖二線出線場紅外測溫數(shù)據(jù)(合環(huán)運行后)表

查看保護裝置故障測距均為2km左右，與故障錄波裝置測距誤差基本一致。根據(jù)工業(yè)電視監(jiān)測畫面分析，二欖二線B相接地故障發(fā)生地在出線場阻波器處。進一步分析阻波器接地產(chǎn)生的可能原因有3種：

(1)二欖二線阻波器支柱絕緣子積污嚴重，表面污穢使阻波器對地絕緣降低，阻波器對地閃絡放電，引起二欖二線單相接地。

查看檢修履歷，2011年11月1日檢修班組對二欖二線設備(出線套管、阻波器、CVT、避雷器)進行了檢查、清掃，阻波器支柱絕緣子積污很少，故排除該可能性。

(2)支柱絕緣子表面污穢雖然很少，但由于系統(tǒng)中發(fā)生過電壓，在過電壓的作用下使絕緣子表面閃絡放電，導致阻波器對地閃絡。經(jīng)分析得知，因故障當時并無操作過電壓和雷擊過電壓，故排除此可能性。

(3)惡劣天氣導致二欖二線B相阻波器閃絡放電。

從當時的工業(yè)電視畫面看，B相阻波器發(fā)出兩次強烈的電弧放電火光，當時的天氣狀況十分惡劣，GIS樓頂狂風席卷并夾雜有很多塵土、樹葉等雜物，能見度較低。由于灰塵、樹葉等雜物為非絕緣物質，有些塵土可能含有鹽、堿、硝等電阻率很低的導電物，當空氣中的含塵量達到一定濃度時，塵土顆粒之間極化形成“導電鏈”，在出線場強電場作用下，極易形成閃絡放電。從故障錄波數(shù)據(jù)可以看出，二欖二線發(fā)生單相接地故障時的母線電壓為:A相270.820kV、B相77.218kV、C相299.168kV，三相電壓發(fā)生偏移，零序電壓3U0為206.046kV，屬于非金屬接地。

因此，推斷此次故障產(chǎn)生的原因為惡劣天氣下二欖二線B相阻波器對地絕緣降低，發(fā)生閃絡放電，導致二欖二線B相故障跳閘。因閃絡放電在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生了兩次，故二欖二線B相第一次跳閘重合閘不成功后三相聯(lián)跳。

3 檢查與處理

2012年5月10日，隨線路停電對二欖二線阻波器進行了專項檢查，發(fā)現(xiàn)二欖二線B相阻波器電感線圈鋁導體有輕微燒熔和熏黑痕跡(圖2)，遂將燒熔及熏黑部位進行打磨處理，對阻波器內(nèi)的避雷器進行了預防性試驗，并測試阻波器阻塞特性，試驗數(shù)據(jù)均合格。

圖2 阻波器電感線圈輕微燒熔情況

4 所發(fā)現(xiàn)的問題

2013年4月，二灘水電站對GIS開關站的5033開關進行了大修，在檢查滅弧室內(nèi)動靜觸頭時發(fā)現(xiàn)：

5033開關B相50332側滅弧斷口處噴嘴內(nèi)壁有開裂現(xiàn)象，5033開關B相50331側滅弧斷口處的動主觸頭噴嘴支架上有1處燒損(圖3)，靜主觸頭上有1處燒損，動、靜觸頭上燒損位置在開關分、合時相互對應。

圖3 50331側動主觸頭噴嘴支架上的燒損情況

5033開關B相50332側滅弧斷口處動主觸頭上有2處燒損，其中燒損較小點位于動主觸頭噴嘴支架上，燒損較大點位于動主觸頭噴嘴支架和動主觸頭銅導電面上(圖4)；開關靜主觸頭上有2處燒損，靜主觸頭屏蔽上有1處燒損(圖5)，其中靜主觸頭上燒損較大點與靜主觸頭屏蔽上的燒損點位置相同。動、靜觸頭上的燒損位置在軸向方向上相對應。

圖4 50332側動主觸頭上的燒損情況

圖5 50332側靜主觸頭及屏蔽上的燒損情況

同時，亦發(fā)現(xiàn)5033開關B相滅弧斷口處絕緣支撐桿和罐體內(nèi)壁上有大量的金屬顆粒。

5033開關A、C相動靜觸頭及屏蔽雖然也有一定程度的燒損，但明顯比B相輕微，說明阻波器閃絡時產(chǎn)生的故障電流引起滅弧室電場發(fā)生畸變，在開關開斷過程中，動靜主觸頭分開后電流并沒有順利轉移在動、靜弧觸頭之間，而是在主觸頭與靜側屏蔽罩間引弧，從而造成主觸頭局部燒損。

5 防范措施

從后續(xù)發(fā)現(xiàn)的5033開關觸頭和屏蔽罩局部燒損現(xiàn)象看，出線場設備如果發(fā)生故障，GIS開關開斷故障電流將可能造成開關觸頭燒損、噴嘴老化加劇的后果。因此，為了提高出線設備和GIS開關的運行安全性，采取了下列防范措施：

(1)加強對出線場設備的巡視檢查：記錄避雷器放電計數(shù)器的動作情況和泄漏電流；查看CVT瓷套是否滲油，中間變壓器油位是否正常；大負荷期間對電氣連接部位和CVT等進行紅外測溫。通過加強巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)設備隱患。

(2)定期對出線場設備進行清掃檢查，避免設備因污穢積累較多發(fā)生閃絡。

(3)雷雨季節(jié)前，對出線場懸式絕緣子、避雷器、CVT等設備按照預防性試驗規(guī)程的相關要求進行預防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)設備隱患。

(4)定期對線路下方的樹木進行伐青，防止發(fā)生線路接地或短路故障。

(5)定期對出線絕緣子進行附鹽密度檢測，監(jiān)測出線場設備的污穢情況。

(6)停電狀態(tài)下，采用超聲波技術對運行年限長的出線場支柱絕緣子和瓷套進行探傷檢查。

(7)對線路側的GIS開關開展分解檢修，檢查線路故障跳閘是否燒損開關的動靜觸頭，對被燒損的動靜觸頭及時進行妥善處理并清理滅弧室內(nèi)的金屬顆粒，避免開關在運行中因觸頭燒損產(chǎn)生電場畸變或金屬顆粒在電場作用下跳躍發(fā)生局部放電，嚴重時發(fā)展為擊穿事故。

(8)鑒于目前系統(tǒng)載波通信已停用及高頻保護改造不再使用阻波器，為防止阻波器閃絡、調(diào)諧元件故障引起保護裝置誤動作等事件影響電站和電網(wǎng)的安全運行，考慮將出線阻波器拆除。

6 結 語

電站的GIS開關和出線場設備是電能輸出的重要設備，這些設備一旦出現(xiàn)故障，將影響電網(wǎng)和電站的安全運行。筆者通過對實際案例進行分析，提出了一系列有效的事故防范措施，希望通過這些措施的實施，能夠減少同類故障的發(fā)生，同時，可為同類型電站設備的運行維護提供借鑒。

[1]DL/T596-1996，電力設備預防性試驗規(guī)程[S].

[2]DL/T603-2006，氣體絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規(guī)程[S].

(責任編輯：李燕輝)

2016-06-18

TV7;TV738;TV

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1001-2184(2017)01-0110-03

李張秀(1975-)，女，四川名山人，高級工程師，從事水電站一次設備檢修技術與管理工作；

江 峰(1972-)，男，安徽樅陽人，高級工程師，從事水電站機電設備檢修及運行管理工作；

張建波(1983-)，男，河北邢臺人，工程師，從事水電站一次設備檢修技術與管理工作.