一起阻波器閃絡(luò)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(luò)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(yùn)行造成危害，引起開關(guān)跳閘、設(shè)備燒損等。針對(duì)二灘水電站發(fā)生的一起因異常天氣引起的500kV出線場(chǎng)阻波器閃絡(luò)故障、進(jìn)而造成GIS開關(guān)觸頭局部燒損加劇的現(xiàn)象進(jìn)行了相關(guān)分析，提出了有效的防范措施，對(duì)同類型電站設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供了借鑒。

阻波器；閃絡(luò)；原因；處理；防范；二灘水電站

二灘水電站共安裝6臺(tái)單機(jī)容量為55萬(wàn)kW的水輪發(fā)電機(jī)組，首臺(tái)機(jī)組于1998年8月并網(wǎng)發(fā)電，1999年12月6臺(tái)機(jī)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(shè)計(jì)安裝了阻波器，用于線路載波通信及高頻保護(hù)。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(shè)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(dòng)作不成功，5032、5033開關(guān)跳閘。保護(hù)裝置顯示二欖二線發(fā)生B相永久接地故障。現(xiàn)場(chǎng)檢查情況為：

二欖二線1號(hào)902保護(hù)屏：工頻變化量阻抗、距離I段動(dòng)作，選相B相，測(cè)距為2.2km；二欖二線2號(hào)602保護(hù)屏：距離零序、縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作，選相B相，測(cè)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(cè)距為2.311km；#1、#2安控裝置：裝置啟動(dòng)，二欖二線單永接地，越策略表定值下限。

檢修人員對(duì)二欖二線出線場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行檢查時(shí)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(jì)數(shù)器未動(dòng)作。

圖1 阻波器表面熏黑

20∶56，二欖二線由線路側(cè)充電，現(xiàn)場(chǎng)檢查二欖二線出線場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行無異音、無閃絡(luò)放電現(xiàn)象，使用紅外譜圖儀對(duì)二欖二線出線設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫未發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)，紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)見表1。22∶46，二欖二線合環(huán)運(yùn)行，阻波器運(yùn)行正常。

表1 二欖二線出線場(chǎng)紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)(合環(huán)運(yùn)行前)表

28日上午，檢修人員再次對(duì)二欖二線出線設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫，同時(shí)安排人員對(duì)二欖二線出線線路進(jìn)行巡視檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)見表2。

2 原因分析

表2 二欖二線出線場(chǎng)紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)(合環(huán)運(yùn)行后)表

查看保護(hù)裝置故障測(cè)距均為2km左右，與故障錄波裝置測(cè)距誤差基本一致。根據(jù)工業(yè)電視監(jiān)測(cè)畫面分析，二欖二線B相接地故障發(fā)生地在出線場(chǎng)阻波器處。進(jìn)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(yán)重，表面污穢使阻波器對(duì)地絕緣降低，阻波器對(duì)地閃絡(luò)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(duì)二欖二線設(shè)備(出線套管、阻波器、CVT、避雷器)進(jìn)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(luò)放電，導(dǎo)致阻波器對(duì)地閃絡(luò)。經(jīng)分析得知，因故障當(dāng)時(shí)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(dǎo)致二欖二線B相阻波器閃絡(luò)放電。

從當(dāng)時(shí)的工業(yè)電視畫面看，B相阻波器發(fā)出兩次強(qiáng)烈的電弧放電火光，當(dāng)時(shí)的天氣狀況十分惡劣，GIS樓頂狂風(fēng)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(zhì)，有些塵土可能含有鹽、堿、硝等電阻率很低的導(dǎo)電物，當(dāng)空氣中的含塵量達(dá)到一定濃度時(shí)，塵土顆粒之間極化形成“導(dǎo)電鏈”，在出線場(chǎng)強(qiáng)電場(chǎng)作用下，極易形成閃絡(luò)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(shí)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?yàn)閻毫犹鞖庀露於€B相阻波器對(duì)地絕緣降低，發(fā)生閃絡(luò)放電，導(dǎo)致二欖二線B相故障跳閘。因閃絡(luò)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(duì)二欖二線阻波器進(jìn)行了專項(xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)二欖二線B相阻波器電感線圈鋁導(dǎo)體有輕微燒熔和熏黑痕跡(圖2)，遂將燒熔及熏黑部位進(jìn)行打磨處理，對(duì)阻波器內(nèi)的避雷器進(jìn)行了預(yù)防性試驗(yàn)，并測(cè)試阻波器阻塞特性，試驗(yàn)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(duì)GIS開關(guān)站的5033開關(guān)進(jìn)行了大修，在檢查滅弧室內(nèi)動(dòng)靜觸頭時(shí)發(fā)現(xiàn)：

5033開關(guān)B相50332側(cè)滅弧斷口處噴嘴內(nèi)壁有開裂現(xiàn)象，5033開關(guān)B相50331側(cè)滅弧斷口處的動(dòng)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(dòng)、靜觸頭上燒損位置在開關(guān)分、合時(shí)相互對(duì)應(yīng)。

圖3 50331側(cè)動(dòng)主觸頭噴嘴支架上的燒損情況

5033開關(guān)B相50332側(cè)滅弧斷口處動(dòng)主觸頭上有2處燒損，其中燒損較小點(diǎn)位于動(dòng)主觸頭噴嘴支架上，燒損較大點(diǎn)位于動(dòng)主觸頭噴嘴支架和動(dòng)主觸頭銅導(dǎo)電面上(圖4)；開關(guān)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(diǎn)與靜主觸頭屏蔽上的燒損點(diǎn)位置相同。動(dòng)、靜觸頭上的燒損位置在軸向方向上相對(duì)應(yīng)。

圖4 50332側(cè)動(dòng)主觸頭上的燒損情況

圖5 50332側(cè)靜主觸頭及屏蔽上的燒損情況

同時(shí)，亦發(fā)現(xiàn)5033開關(guān)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(guān)A、C相動(dòng)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(luò)時(shí)產(chǎn)生的故障電流引起滅弧室電場(chǎng)發(fā)生畸變，在開關(guān)開斷過程中，動(dòng)靜主觸頭分開后電流并沒有順利轉(zhuǎn)移在動(dòng)、靜弧觸頭之間，而是在主觸頭與靜側(cè)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(guān)觸頭和屏蔽罩局部燒損現(xiàn)象看，出線場(chǎng)設(shè)備如果發(fā)生故障，GIS開關(guān)開斷故障電流將可能造成開關(guān)觸頭燒損、噴嘴老化加劇的后果。因此，為了提高出線設(shè)備和GIS開關(guān)的運(yùn)行安全性，采取了下列防范措施：

(1)加強(qiáng)對(duì)出線場(chǎng)設(shè)備的巡視檢查：記錄避雷器放電計(jì)數(shù)器的動(dòng)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(fù)荷期間對(duì)電氣連接部位和CVT等進(jìn)行紅外測(cè)溫。通過加強(qiáng)巡視檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。

(2)定期對(duì)出線場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行清掃檢查，避免設(shè)備因污穢積累較多發(fā)生閃絡(luò)。

(3)雷雨季節(jié)前，對(duì)出線場(chǎng)懸式絕緣子、避雷器、CVT等設(shè)備按照預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的相關(guān)要求進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。

(4)定期對(duì)線路下方的樹木進(jìn)行伐青，防止發(fā)生線路接地或短路故障。

(5)定期對(duì)出線絕緣子進(jìn)行附鹽密度檢測(cè)，監(jiān)測(cè)出線場(chǎng)設(shè)備的污穢情況。

(6)停電狀態(tài)下，采用超聲波技術(shù)對(duì)運(yùn)行年限長(zhǎng)的出線場(chǎng)支柱絕緣子和瓷套進(jìn)行探傷檢查。

(7)對(duì)線路側(cè)的GIS開關(guān)開展分解檢修，檢查線路故障跳閘是否燒損開關(guān)的動(dòng)靜觸頭，對(duì)被燒損的動(dòng)靜觸頭及時(shí)進(jìn)行妥善處理并清理滅弧室內(nèi)的金屬顆粒，避免開關(guān)在運(yùn)行中因觸頭燒損產(chǎn)生電場(chǎng)畸變或金屬顆粒在電場(chǎng)作用下跳躍發(fā)生局部放電，嚴(yán)重時(shí)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(hù)改造不再使用阻波器，為防止阻波器閃絡(luò)、調(diào)諧元件故障引起保護(hù)裝置誤動(dòng)作等事件影響電站和電網(wǎng)的安全運(yùn)行，考慮將出線阻波器拆除。

6 結(jié) 語(yǔ)

電站的GIS開關(guān)和出線場(chǎng)設(shè)備是電能輸出的重要設(shè)備，這些設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，將影響電網(wǎng)和電站的安全運(yùn)行。筆者通過對(duì)實(shí)際案例進(jìn)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(shí)施，能夠減少同類故障的發(fā)生，同時(shí)，可為同類型電站設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供借鑒。

[1]DL/T596-1996，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]DL/T603-2006，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程[S].

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-06-18

TV7;TV738;TV

B

1001-2184(2017)01-0110-03

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

江 峰(1972-)，男，安徽樅陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事水電站機(jī)電設(shè)備檢修及運(yùn)行管理工作；

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