一起35kV開關(guān)柜短路故障原因分析及應(yīng)對措施

郭 強

國網(wǎng)樂山供電公司 四川 樂山 614000

一起35kV開關(guān)柜短路故障原因分析及應(yīng)對措施

郭 強

國網(wǎng)樂山供電公司 四川 樂山 614000

針對某變電站發(fā)生的一起35kV開關(guān)柜短路故障，簡述了現(xiàn)場故障情況、故障設(shè)備檢查及故障處理過程。深入分析了故障發(fā)生的原因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，為防范類似故障的發(fā)生提供參考。

無人機；自主；智能

0 引言

35kV高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其運行工況的好壞對電力系統(tǒng)的供電可靠性有著重大影響[1]。近年來，隨著35kV開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于變電站內(nèi)，由于各種原因造成內(nèi)部短路故障時有發(fā)生，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運行，已引起業(yè)界的廣泛關(guān)注[2-4]。通過對某110kV變電站發(fā)生的一起35kV開關(guān)柜內(nèi)部短路故障的原因進行深入分析，繼而根據(jù)故障原因提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，對于防范35kV開關(guān)柜類似故障的發(fā)生具有重要的意義[5]。

圖1 35kV故障開關(guān)柜燒損情況

1 故障情況

1.1 故障設(shè)備概況

某110kV變電站有1臺三繞組變壓器（2號主變）單主變運行，三個繞組電壓等級分別為110kV、35kV及10kV。其中，主變35kV側(cè)通過502開關(guān)與35kVⅡ段母線相連，35kVⅠ、Ⅱ段母線通過母分530開關(guān)單母線分段運行。35kVⅠ段母線送出511、512及513三回出線，Ⅱ段母線送出514、515兩回出線。

1.2 現(xiàn)場故障情況

根據(jù)現(xiàn)場保護裝置報文記錄，故障情況如下：13時43分48.1755秒，35kV 512開關(guān)間隔出現(xiàn)A相單相接地故障；13時43分50.8815秒，故障發(fā)展為三相短路，單相接地故障持續(xù)時間為2706ms；13時43分52.6250秒，2號主變中后備保護動作，復(fù)壓過流Ⅱ段動作跳開502開關(guān)，切除35kV故障設(shè)備，三相短路故障持續(xù)時間為1759ms。經(jīng)查詢該站保護定值單得知，復(fù)壓閉鎖過流Ⅱ段1時限整定時間為1.7s ，可知復(fù)壓過流保護動作正確。經(jīng)查502開關(guān)電流互感器變比為1200/5，保護裝置測得三相短路電流為21.695A，可得三相短路故障所產(chǎn)生的最大電流為：

21.695 ×1200/5=5206.8A

故障現(xiàn)場可見，發(fā)生短路故障的35kV512出線間隔開關(guān)柜嚴(yán)重?zé)龘p，相鄰的511、513間隔也出現(xiàn)不同程度的燒損，如圖1所示。

1.3 故障處理情況

故障搶修人員到達故障現(xiàn)場后，首先辦理了事故搶修單，待運維人員許可后立即開展搶修工作；經(jīng)搶修人員完成對受損設(shè)備檢查后，初步掌握了設(shè)備受損情況，制定了相應(yīng)的搶修方案。一方面，對2號主變、35kV母線及母線橋、10kV母線及母線橋進行故障后診斷試驗，同時拆除主變35kV側(cè)與35kV母線橋聯(lián)接母排；另一方面，斷開35kV開關(guān)柜所有出線的線路隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)，防止線路側(cè)來電，從而隔離35kV側(cè)所有開關(guān)柜設(shè)備。

經(jīng)試驗人員完成全部診斷試驗后，試驗結(jié)果顯示主變本體試驗數(shù)據(jù)正常、10kV母線及母線橋絕緣正常，僅35kV母線及母線橋絕緣不合格，故主變及10kV設(shè)備具備投運條件。待搶修人員進一步完成二次設(shè)備檢查合格后，相繼恢復(fù)了主變及10kV開關(guān)柜供電。

2 故障原因分析

2.1 觸頭接觸不良

經(jīng)現(xiàn)場仔細(xì)查看故障間隔殘骸，發(fā)現(xiàn)故障開關(guān)柜內(nèi)開關(guān)A相下部動觸頭燒損最為嚴(yán)重，觸指已完全燒毀、動觸頭燒斷，而B、C兩相上、下動觸頭與觸指均完好，且發(fā)現(xiàn)B、C兩相動觸頭具有明顯的電弧放電孔，分別如圖2至圖4所示。

觀察圖2可知，故障開關(guān)三相燒損程度不同。即A相首先出現(xiàn)單相接地故障，A相單相接地弧光波及B、C兩相，從而引起三相短路。A相故障電流持續(xù)時間最長，燒損最為嚴(yán)重；從圖3、圖4中可觀察出B相灼燒程度明顯大于C相，即越靠近A相，電弧灼燒程度越大，也進一步證明了三相短路故障是由A相接地故障引起的。

2.2 開關(guān)柜內(nèi)受潮

因故障開關(guān)柜已全部燒損，無法查看柜體內(nèi)部受潮情況。經(jīng)查看相鄰的511、513兩個開關(guān)柜，靜觸頭上下絕緣筒正下部均發(fā)現(xiàn)明顯的放電痕跡，如圖5所示。由圖5可知，柜內(nèi)存在凝露受潮情況。即柜體內(nèi)部受潮后，在靜觸頭絕緣筒的表面形成大量凝露，由于重力作用，絕緣筒表面的凝露向下匯聚到正下方，最終在該處形成放電點。因該站位于山區(qū)山頂上，晝夜溫差大、空氣濕度大，易在設(shè)備表面形成凝露，一定程度上加劇了開關(guān)柜絕緣劣化的趨勢，加速了短路故障的形成。

圖2 故障開關(guān)三相動觸頭殘骸（從左到右依次為C、B、A相）

圖3 B相電弧灼燒點圖4 C相電弧灼燒點

圖5 開關(guān)靜觸頭絕緣筒正下部放電痕跡

3 應(yīng)對措施

（1）對頻繁動作的35kV開關(guān)柜縮短檢修周期，并在例行試驗中開展全回路電阻測試，橫向?qū)Ρ華、B、C三相所測電阻值、縱向?qū)Ρ雀飨鄽v次試驗數(shù)據(jù)。如橫向、縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)差異較大，應(yīng)進行故障排查。

（2）對運行中的35kV開關(guān)柜加強TEV局部放電測試等帶電檢測項目，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常應(yīng)及時停電排查。

（3）改善35kV開關(guān)柜運行條件。由于該變電站位于晝夜溫差大且空氣濕度大的高山林區(qū)，必須確保開關(guān)柜所在的高壓室抽風(fēng)機正常運轉(zhuǎn)。建議在高壓室增設(shè)足量的空調(diào)或除濕器，避免因氣候原因?qū)е麻_關(guān)柜內(nèi)形成凝露而絕緣降低，甚至引發(fā)內(nèi)部短路故障。

（4）建議加裝開關(guān)動、靜觸頭在線測溫裝置，實時監(jiān)控開關(guān)觸頭的運行工況，如出現(xiàn)異常溫升，應(yīng)及時停電排查處理觸頭過熱缺陷。

4 結(jié)束語

35kV開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中十分重要的電氣設(shè)備，對頻繁動作的開關(guān)柜，應(yīng)縮短停電檢修周期，加強帶電檢測手段，同時改善開關(guān)柜的運行條件，運用在線監(jiān)測技術(shù)，多管齊下，能有效防范開關(guān)柜內(nèi)部短路故障的發(fā)生。

[1]陳海平.一起典型35kV開關(guān)柜復(fù)合絕緣擊穿事故分析及整改措施[J].四川電力技術(shù)，2013,36（6）：81-83.

[2]李英奇，王戰(zhàn)紅，梅超美，等.一起開關(guān)柜凝露閃絡(luò)事故分析與預(yù)防措施[J].技術(shù)交流與應(yīng)用，2009，37（4）：51-53.

[3]李玲，劉成學(xué).中壓開關(guān)柜內(nèi)部故障電弧計算及防護措施 [J].高壓電器，2014，50（9）：131-138.

TM643

A

郭強（1985-），男，碩士，工程師，主要從事電氣試驗及輸變電設(shè)備狀態(tài)評價工作。