±800kV換流站750kV交流斷路器擊穿故障分析

宋 強(qiáng)，李 通，馬天龍

（國網(wǎng)甘肅電力檢修公司祁連換流站，甘肅 蘭州 730050）

1 概 述

1.1 故障前運(yùn)行工況

祁韶直流極1雙閥組、極2單閥組大地回線全壓運(yùn)行，7622、7623、7631小組濾波器及站用變712B正常運(yùn)行。12月24日16:36:08，直流功率由1 580 MW上升至2 017 MW的過程中，7641 BP11/13交流濾波器自動投入（當(dāng)時功率約1 830 MW）。

1.2 故障概述

12月24日16:38:05，Z4 AFP A/B主機(jī)報“第四大組濾波器保護(hù) 變化量差動跳1母 出現(xiàn)”，第四大組交流濾波器進(jìn)線開關(guān)7581、7582跳開，BP11/13進(jìn)線開關(guān)7641跳開，712B站用變進(jìn)線開關(guān)7645跳開。

故障后，站用電備自投動作，I回運(yùn)行、III回帶II回運(yùn)行。

1.3 事件列表

主要事件記錄，如表1所示。

2 故障檢查及原因分析

2.1 故障檢查

2.1.1 外觀檢查

故障發(fā)生后，檢查7641濾波器組C相高壓避雷器動作次數(shù)11次（A、B相動作次數(shù)10次），其他設(shè)備無異常現(xiàn)象。

2.1.2 保護(hù)動作情況

母線工頻變化量差動保護(hù)、BP11/13比率差動保護(hù)范圍，分別如圖1、圖2所示。

表1 OWS事件記錄

圖1 母線差動保護(hù)范圍

圖2 小組差動保護(hù)范圍

查看故障錄波動作報告，顯示#64母C相故障差流最大20 320.61 A，滿足保護(hù)啟動值和相關(guān)動作條件[1-2]，如圖3所示。

2.1.3 開關(guān)SF6分解物測試

開展故障斷路器SF6氣體檢測分析工作，測試微水、分解物了解故障情況，相關(guān)測試數(shù)據(jù)如表2所示。

《Q/GDW1896-2013 SF6氣體分解產(chǎn)物監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用導(dǎo)則》[3]檢測指標(biāo)和評價結(jié)果，如表3所示。

圖3 大組整租動作報告

表2 測試數(shù)據(jù)

2.2 初步分析

7641開關(guān)C相間隔對地放電，差動電流達(dá)到20 320.61 A，母線工頻變化量差動、小組比率差動速斷動作。

3 斷路器解體檢查

3.1 現(xiàn)場拆卸返廠

2018年1月3日至4日，對斷路器進(jìn)行拆卸返廠處理。現(xiàn)場在拆解套管過程中發(fā)現(xiàn)，大罐內(nèi)部存在放電痕跡，放電位置位于殼體捕捉器邊緣，靜側(cè)屏蔽的對應(yīng)點(diǎn)位于7點(diǎn)鐘方向，如圖4所示。

表3 SF6氣體分解產(chǎn)物的氣體組分、檢測指標(biāo)和評價結(jié)果

圖4 放電位置示意

3.2 返廠后檢查處理項目

為了尋找放電點(diǎn)，進(jìn)一步分析放電原因。斷路器返回西開廠家后，對該相斷路器進(jìn)行了如下檢查：

（1）打開兩端大蓋板，對具體的放電位置進(jìn)行拍照、記錄，確認(rèn)大概的放電位置，重點(diǎn)檢查位置：①靜側(cè)屏蔽；②動側(cè)屏蔽；③絕緣拉桿；④絕緣支撐；⑤大罐內(nèi)壁；⑥電阻片。

（2）退出滅弧室，對放電位置進(jìn)行進(jìn)一步檢查，具體檢查項目見表2祁連換流站滅弧室檢查內(nèi)容。

（3）進(jìn)一步拆解滅弧室，繼續(xù)檢查零部件外觀，復(fù)查關(guān)鍵零部件尺寸，特別是罐體下部把口處尺寸、放電的屏蔽罩的尺寸。

（4）對放電分解物進(jìn)行成份分析，主要對專家組提出的“殼體內(nèi)壁上的白色物質(zhì)以及下部蓋板上的殘留物”進(jìn)行成份分析。

（5）對斷路器操作振動導(dǎo)致屏蔽環(huán)偏離軸線可能引起的局部電場增大導(dǎo)致屏蔽對外殼放電的預(yù)想，通過軟件進(jìn)行了模擬計算。

3.3 檢查結(jié)果分析

（1）該斷路器的絕緣件均進(jìn)行耐壓、局放試驗，試驗合格后才進(jìn)行裝配車間用于產(chǎn)品裝配，且產(chǎn)品出廠時進(jìn)行了工頻耐壓、局部放電試驗。同時，解體后對絕緣件重新進(jìn)行工頻耐壓、局放試驗，試驗結(jié)果合格，因此本次放電不是由絕緣件引發(fā)的。

（2）拆解滅弧室，拆解過程中所有螺栓均處于緊固狀態(tài)，零部件的相對位置也沒有發(fā)生變化。隨后測量主要零部件的尺寸，特別是重點(diǎn)測量靜側(cè)屏蔽環(huán)外形尺寸與大罐下部把口處倒圓角尺寸，測量結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，可以排除零部件制造原因。

（3）通過對放電分解物的取樣、分析發(fā)現(xiàn)，其成份主要為C、F、Fe、S，均為放電后的常規(guī)分解物，未發(fā)現(xiàn)其他異常物質(zhì)。

（4）用計算軟件對斷路器進(jìn)行模擬計算，斷路器在極限情況下依然有足夠的絕緣裕度，可以排除操作震動引起絕緣距離變化的原因[4-5]。

（5）結(jié)合該斷路器的實(shí)際情況看，應(yīng)該是異物一直存在于滅弧室內(nèi)部。由于電場、氣流場的作用，異物在滅弧室內(nèi)部移動，斷路器帶電運(yùn)行過程中，異物由低電位移動至高電位，降低了絕緣裕度，引發(fā)了產(chǎn)品的放電。

異物的來源，可能有兩個方面，一是車間裝配時帶入，二是現(xiàn)場安裝時帶入。二者相比較，車間清潔度較高，管理較為嚴(yán)格，帶入異物的可能性較小；現(xiàn)場安裝時，環(huán)境相對較差，風(fēng)沙等外部因素容易影響現(xiàn)場安裝質(zhì)量，帶入異物的可能性較大。

4 斷路器維修后安裝帶電

4.1 返廠檢修

對故障斷路器更換燒蝕屏蔽環(huán)，并重新打磨罐體燒蝕部位，內(nèi)外部重新噴砂、噴漆處理。2018年2月3日出廠耐壓合格，出廠試驗（①主回路電阻測量；②機(jī)械特性試驗；③金短試驗；④合閘電阻預(yù)投入及阻值測量；⑤機(jī)械操作試驗，絕緣試驗前進(jìn)行50次單分單合操作；⑥檢漏，軸封處按照分閘狀態(tài)靜置12 h，合閘狀態(tài)靜置24 h執(zhí)行；⑦絕緣試驗；⑧局放試驗）順利通過，5日裝車完成并從西安發(fā)貨，2月7日早上7:00抵達(dá)祁連站現(xiàn)場。

4.2 現(xiàn)場安裝及試驗

2018年2月7日至10日，由施工單位完成對斷路器的安裝工作及常規(guī)試驗；2月11日由電科院完成7641C相斷路器整體對地及斷口間1 min 768kV耐壓試驗，結(jié)果合格；20:16:00，按國調(diào)令操作750kV #64M交流濾波器母線轉(zhuǎn)運(yùn)行，750kV 712B變壓器及66kV低壓無功補(bǔ)償設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)行，站用電恢復(fù)至正常運(yùn)行方式。20:20:00，7641交流濾波器投入運(yùn)行，目前已加強(qiáng)監(jiān)視。