某500kV變電站一起斷路器開(kāi)關(guān)跳閘故障分析討論

陳小平

摘? 要：某年月日，500kV某變電站#3主變檢修預(yù)試工作結(jié)束，按照調(diào)度令進(jìn)行恢復(fù)送電操作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)在合上23-2刀閘時(shí)（此時(shí)23開(kāi)關(guān)尚在斷位），#3主變和500kV#2母線的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)#1主變12開(kāi)關(guān)、某線43開(kāi)關(guān)和某I線52開(kāi)關(guān)，進(jìn)一步造成某個(gè)110kV電站全站停電情況，經(jīng)核實(shí)，主要是因?yàn)橐黄鸩话闯绦蛑噶畈僮魉斐傻摹Ｎ恼聦?duì)整個(gè)事件進(jìn)行總結(jié)分析，對(duì)以后的電網(wǎng)運(yùn)行工作有著非常重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：跳閘;差動(dòng)保護(hù);指令

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）34-0071-02

Abstract： On the day of a certain year， the pre-test work of the #3 main transformer maintenance of a substation of 500kV was completed， and the power transmission operation was resumed in accordance with the dispatching order. When it is found that when the 23-2 switch is closed （when the 23 switch is still broken）， the differential protection action of the #3 main transformer and the 500kV#2 bus jumps off the #1 main transformer 12 switch， a certain line 43 switch and an I line 52 switch. It is verified that the power outage of a 110kV power station is mainly caused by not operating according to the program instructions. This paper summarizes and analyzes the whole event， which has a very important guiding significance for the future power grid operation.

Keywords： tripping; differential protection; instruction

引言

電力系統(tǒng)變電站安全運(yùn)行是保障電能連續(xù)輸送的核心，其中變壓器是整個(gè)電力系統(tǒng)的心臟，如何保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，為之配套安置了一系列的保護(hù)措施，但仍然存在非常情況造成變壓器發(fā)生故障，本文就結(jié)合一起變壓器跳閘的案例進(jìn)行分析探討，以對(duì)今后工作作為借鑒指導(dǎo)。

1 事故概況

（1）天氣。故障前天氣簡(jiǎn)況描述，當(dāng)日天氣多云，相對(duì)濕度約40%，溫度20℃。（2）故障現(xiàn)象及保護(hù)動(dòng)作情況。某年月日，500kV某變電站#3主變檢修預(yù)試工作結(jié)束，按照調(diào)度令進(jìn)行恢復(fù)送電操作。23：01：26，在合上23-2刀閘時(shí)（此時(shí)23開(kāi)關(guān)尚在斷位），#3主變和500kV#2母線的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)#1主變12開(kāi)關(guān)、某線43開(kāi)關(guān)和某I線52開(kāi)關(guān)。（3）故障錄波圖。查詢故障錄波，主要是差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作概況。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

2.1 故障相開(kāi)關(guān)基本信息

生產(chǎn)廠家：西安高壓開(kāi)關(guān)廠;型號(hào)：LW13-500;短路開(kāi)斷電流：50kA/3s。

出廠日期及編號(hào)：2004年3月，出廠編號(hào)141;投運(yùn)日期： 2004年6月;額定電流：3150A。

2.2 歷史預(yù)防性試驗(yàn)情況

某年8月28-30日，23開(kāi)關(guān)按年度預(yù)試計(jì)劃進(jìn)行了預(yù)防性試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目為絕緣電阻、直流電阻測(cè)量和SF6氣體微水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均正常。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

故障發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員立即進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘查，檢查到23-2刀閘支持絕緣子、操作絕緣子無(wú)異物及放電痕跡，刀閘至23開(kāi)關(guān)的引線支持絕緣子及引線無(wú)異常。

檢查23開(kāi)關(guān)套管及機(jī)構(gòu)、引線無(wú)異常。

根據(jù)以上檢查結(jié)果，結(jié)合繼電保護(hù)動(dòng)作信息，初步判斷故障原因?yàn)殚_(kāi)關(guān)內(nèi)部發(fā)生了閃絡(luò)。故障后第三天，廠方技術(shù)人員趕到事故現(xiàn)場(chǎng)，共同分析事故原因，最終確認(rèn)故障點(diǎn)在23開(kāi)關(guān)A相本體內(nèi)部，現(xiàn)場(chǎng)決定對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行解體檢查。通過(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)側(cè)面蓋板后，發(fā)現(xiàn)23開(kāi)關(guān)A相500kV#2母線側(cè)靜觸頭屏蔽罩對(duì)斷路器罐體有明顯的放電痕跡，開(kāi)關(guān)內(nèi)部未見(jiàn)異物，罐底部有放電產(chǎn)生的白色粉末及少許金屬顆粒;金屬顆粒判斷應(yīng)為屏蔽環(huán)放電燒損產(chǎn)生，燒傷情況見(jiàn)圖2所示。

3 故障處理情況

故障發(fā)生后，超高壓公司立即聯(lián)系廠家組織搶修工作，并對(duì)23開(kāi)關(guān)的B、C相滅弧室內(nèi)部情況進(jìn)行了開(kāi)蓋檢查，未發(fā)現(xiàn)粉塵等雜質(zhì)，9月2日，廠家將一相滅弧室單元運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，但現(xiàn)場(chǎng)檢修人員發(fā)現(xiàn)靜觸頭在運(yùn)輸過(guò)程中屏蔽罩發(fā)生碰撞產(chǎn)生兩個(gè)凹槽。

9月3日，廠家將新的屏蔽罩送達(dá)某站，預(yù)計(jì)9月6日可恢復(fù)運(yùn)行。

4 故障原因分析

某年9月3日上午，超高壓公司生產(chǎn)部組織各部門(mén)及廠家技術(shù)人員在超高壓公司會(huì)議室對(duì)23開(kāi)關(guān)的故障原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為某站23開(kāi)關(guān)A相內(nèi)部放電的起因?yàn)閹щ婓w對(duì)接地罐體內(nèi)表面放電，屬典型的絕緣性放電故障，與某42開(kāi)關(guān)C相在某年3月20日發(fā)生的故障十分類(lèi)似。這兩次故障的根本原因是西開(kāi)廠生產(chǎn)的LW13-500型開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)絕緣裕度不足，一旦生產(chǎn)、安裝過(guò)程中遺留金屬微粒在罐體內(nèi)，或由于斷路器運(yùn)行中操作震動(dòng)、開(kāi)斷電弧、運(yùn)動(dòng)部件間摩擦等過(guò)程形成金屬微粒沉積在罐體的底部，引起局部電場(chǎng)的畸變，極易因某些因素觸發(fā)而導(dǎo)致絕緣性故障。此站42開(kāi)關(guān)故障的誘因是斷路器合閘操作時(shí)的氣流吹動(dòng)金屬微粒，導(dǎo)致局部電場(chǎng)畸變，造成放電。本次故障的誘發(fā)因素可能是內(nèi)部微粒在檢修預(yù)試過(guò)程中由于斷路器分合閘操作時(shí)產(chǎn)生的氣流吹動(dòng)，附著在靜觸頭屏蔽罩上。當(dāng)斷路器帶電時(shí)，導(dǎo)致局部電場(chǎng)改變發(fā)生屏蔽罩對(duì)斷路器罐體放電故障。

5 改進(jìn)措施

主要是對(duì)LW13-550斷路器SF6壓力進(jìn)行提升的技術(shù)措施，LW13-550斷路器其設(shè)計(jì)的閉鎖壓力為0.4MPa，額定壓力為0.5MPa，即在閉鎖壓力情況下做了全套型式試驗(yàn)，其對(duì)地的絕緣水平為740kV。在產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)其額定壓力為0.5MPa。由于斷路器的滅弧室采用同軸電場(chǎng)設(shè)計(jì)，屬于稍不均勻電場(chǎng)。如果存在放電微粒的情況下，其絕緣裕度就會(huì)降低。在未處理完放電微粒的情況下，作為臨時(shí)處理措施再次提高一個(gè)表壓，可以提高其相應(yīng)的絕緣裕度，最大提高到12%。提高產(chǎn)品表壓后可能的影響是機(jī)械特性和產(chǎn)品的密封性能。我們?cè)谖鞲咚吞岣邏毫η昂筮M(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，滿足產(chǎn)品要求。

在帶電狀態(tài)下進(jìn)行充氣作業(yè)，必須按以下的工藝規(guī)程進(jìn)行操作，以保證補(bǔ)氣工作的安全。對(duì)于停電狀態(tài)的充氣同樣適用。下面簡(jiǎn)述對(duì)產(chǎn)品帶電狀態(tài)下SF6氣體補(bǔ)充壓力的工藝流程（僅僅作為參考）：

5.1 充氣前的準(zhǔn)備

（1）對(duì)準(zhǔn)備補(bǔ)充的新SF6氣體進(jìn)行水分測(cè)試。（2）清理SF6充氣管路的密封面，不允許有劃痕。檢查SF6充氣管路，不允許管路有雜質(zhì)和水分存在。每批次充氣使用的O形圈必須是新的，同時(shí)對(duì)減壓表也應(yīng)進(jìn)行檢查。（3）清理SF6氣瓶的充氣口，打開(kāi)產(chǎn)品的充氣口閥門(mén)的防護(hù)蓋， 清理產(chǎn)品的充氣口閥門(mén)。（4）將SF6氣瓶可靠接地。

5.2 充氣過(guò)程的控制

（1）將清理好的SF6充氣管路和SF6氣瓶連接好，同時(shí)將SF6充氣管路與產(chǎn)品的充氣口虛連接。（產(chǎn)品的充氣口閥門(mén)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，SF6氣瓶閥門(mén)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)）（2）微開(kāi)啟SF6氣瓶閥門(mén)，調(diào)整減壓閥，有小流量的SF6氣體流出，排凈空氣管路的空氣后，連接好SF6充氣管路與產(chǎn)品的充氣口。（3）微開(kāi)啟產(chǎn)品的充氣口閥門(mén)，聽(tīng)到有往產(chǎn)品中充入的氣體聲音時(shí)，保持減壓閥和充氣口閥門(mén)的狀態(tài)（保證充氣壓差0.02MPa左右），平穩(wěn)緩慢的將產(chǎn)品SF6壓力補(bǔ)充到0.6MPa，一相的充氣時(shí)間一般3個(gè)小時(shí)左右。（4）關(guān)閉產(chǎn)品充氣口的閥門(mén)，同時(shí)關(guān)閉SF6氣瓶閥門(mén)，觀察產(chǎn)品SF6壓力變化。（5）將SF6充氣管路與產(chǎn)品的充氣口恢復(fù)為虛連接。如未發(fā)現(xiàn)有SF6泄露，則充氣過(guò)程結(jié)束。（6）充氣過(guò)程結(jié)束，將產(chǎn)品充氣口閥門(mén)的防護(hù)蓋恢復(fù)。

6 下一步工作安排

（1）對(duì)其它的同類(lèi)型開(kāi)關(guān)LW13-550型斷路器進(jìn)行預(yù)試，加大排查力度。其二是調(diào)研了解其他網(wǎng)省公司帶電補(bǔ)氣的開(kāi)展情況，分析關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)和主要危險(xiǎn)點(diǎn)，與停電補(bǔ)氣進(jìn)行對(duì)比后確定最佳補(bǔ)氣方案。（2）繼續(xù)研究尋找有效的監(jiān)測(cè)或檢測(cè)方法，以便于能夠提前發(fā)現(xiàn)存在缺陷的設(shè)備及時(shí)處理。因此，除了繼續(xù)試驗(yàn)超聲局放監(jiān)測(cè)方法外，還應(yīng)進(jìn)一步研究和了解其它檢測(cè)手段，如SF6分解物分析等方法。

7 結(jié)論

高壓斷路器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，它主要的功能是對(duì)線路空載或負(fù)載情況進(jìn)行通斷。同時(shí)在繼電保護(hù)作用中承擔(dān)非常重要的角色，一旦有電氣短路故障就得迅速切斷故障線路，提高斷路器的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

通常對(duì)斷路器缺陷統(tǒng)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)它主要有以下幾方面的缺陷，集中在SF6氣體泄漏、斷路器部件損壞、斷路器拒分、拒合及斷路器二次回路、放電等故障，本文通過(guò)一起實(shí)際案例對(duì)斷路器放電故障進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)實(shí)踐工作有一定參考意義。

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