加熱器故障引起的刀閘操作異常案例的原因分析及改進措施

王軍玉

（廣東電網有限責任公司惠州供電局，廣東 惠州 516001）

變電站高壓電氣設備的交流動力電源是設備電機轉動的動力來源，其穩定性與可靠性對設備操作過程的連貫性至關重要，若設備在動作過程中失去動力電源，將導致拉弧放電、觸頭灼傷、甚至設備爆炸等嚴重后果。某電氣設備廠商生產的T155-2型SF6封閉式組合電器開關間隔，主要組成元件包括斷路器、刀閘、地刀、快速地刀、電流互感器、套管等經優化組合封閉在接地的金屬外殼內，充以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質。斷路器、刀閘、地刀、快速地刀均有機構箱，開關間隔有一匯控柜。500kV某乙線間隔一次接線圖如圖1。

1 故障案例

某變電站500kV設備為戶外HGIS，采用3/2接線方式供電，在500kV某乙線線路1M側5022開關間隔送電倒閘操作過程中，當執行“合上50222刀閘”時，該刀閘氣室內傳出劇烈的放電聲音，從該氣室的觀察窗看到弧閃，現場及監控后臺機檢查該刀閘合閘不到位，匯報調度后經調度令斷開該串線路2M側5023開關以隔離故障。隔離故障后，運行人員現場初步檢查，發現5022開關匯控柜內“加熱器、照明電源”及500kV 第二串動力箱（二）內“5022開關匯控柜380V交流電源空開”在跳開位置。

2 初步分析

根據現場設備情況，初步分析原因如下：在50222刀閘合閘過程中，5022開關匯控柜加熱器出現故障，跳開5022開關匯控柜內“加熱器、照明電源”空開及上級電源500kV 第二串動力箱（二）內的“5022開關匯控柜380V交流電源”空開，導致50222刀閘電機失去操作電源，電機停止運轉，刀閘動觸頭停止動作，而動觸頭已經進入靜觸頭屏蔽罩，但未能完全與靜觸頭接觸，合閘不到位，動靜觸頭之間有電壓差，出現拉弧放電現象。放電導致動觸頭金屬燒損，在動觸頭屏蔽罩上累積白色粉狀分解物。

3 故障排查

經分析，判斷出故障發生在5022 開關間隔匯控柜內加熱照明電源回路，故使用數字兆歐表對各分支回路進行絕緣電阻測試。

對5022開關ABC三相機構箱加熱器支路進行對地絕緣電阻測試，發現 A相機構箱內加熱器支路絕緣異常，僅為0.001MΩ(兆歐表1000V)，而正常回路阻值約為2000MΩ。隨后對5022開關A相機構箱加熱器支路進行檢查，發現該相加熱器L極接線端子對加熱器散熱片外殼絕緣異常，僅為0.002MΩ(兆歐表1000V)，正常的加熱器約為1159MΩ(兆歐表1000V)，判斷為5022開關A相機構箱加熱器本體絕緣損壞，加熱器電源回路通過機構箱對地短路。該站已發現同廠家同型號存在短路現象的加熱器數量已達13個，故可判斷此批次加熱器存在家族性質量缺陷。經查看，5022開關間隔匯控柜雙電源自動切換裝置（DPT）在此異常情況下并未動作，未實現在一路進線交流電源失壓的情況下，自動切換至另一路進線交流電源。該裝置切換模式在“手動”位置，設備廠家說明書中未做明確要求，而廠家在安裝調試后未將其設置為“自動”模式。5022開關間隔匯控柜及各機構箱交流電源回路圖如圖2。

圖2 5022開關間隔匯控柜及各機構箱交流電源回路圖

4 故障原因

綜上所述，發生這起刀閘操作過程中停止，導致觸頭放電灼傷的原因如下。

（1）開關機構箱內加熱器存在家族性質量缺陷，其二次回路對地短路。

（2）設備交流動力電源回路設計存在隱患，加熱、照明電源與開關、刀閘電機電源共用上一級總空開。

（3）匯控柜內加熱器電源空開與上一級動力箱內交流動力總空開級差配合有誤，故加熱電源回路發生故障時，短路電流超過動力箱總空開的瞬時脫扣電流值，使動力箱出線空開跳閘，導致電機電源失壓。

（4）開關間隔匯控柜內雙電源自動切換裝置模式設置不合理。

5 改進措施

針對以上四點原因，提出下列四點改進措施。

（1）更換全站500kV區域設備加熱器為合格產品。圖3為5022開關間隔交流動力電源回路示意圖。

（2）按圖4方案整改交流動力回路，即將設備箱體內加熱、照明的交流電源與設備交流動力電源上一級的空氣開關獨立開來，使得加熱、照明的交流電源因故障后，不影響設備交流動力電源。

（3）根據正確的級差配合，配置各回路上下級空開。

（4）將開關間隔匯控柜內雙電源自動切換裝置模式設置為“自動”，并定期檢查、測試。

圖3 5022開關間隔交流動力電源回路示意圖

圖4 5022開關間隔交流動力電源回路整改后示意圖