500kV交流變電站斷路器故障原因分析

孫潔

摘要：作為一項重要的電網樞紐，5OOkV交流變電站的安全運行對整個電網運行的安全性有著直接影響。當前，我國500kV交流變電站頻發斷路器損壞及爆炸事故，對電能的輸送造成了嚴重影響，因此，對我國高壓斷路器的運行情況展開深入分析，并對薄弱環節加強管理具有非常重要的意義。

關鍵詞：500kV交流變電站;斷路器故障;原因分析

1.500kV交流變電站斷路器的運行情況

1.1斷路器基本結構及原理分析

高壓斷路器指的是額定電壓超過3kV，且能對過載電流進行承載、關合、開斷的一類開關設備。高壓開關類設備主要包括斷路器、負荷開關、接地短路器及熔斷器等產品，其總體結構均由開斷、支撐、傳動三大元件及基座、操動機構五部分組成。在電網巾，斷路器主要起著控制、保護、安全隔離的作用。為確保電力系統運行的安全性及穩定性，高壓斷路器需滿足以下要求：其一，能對各種短路故障及負載線路進行快速可靠地關合與開斷;其二，在電氣性能方面，當長期通過額定的負載電流時，升高的溫度不可超過規定值，并且短時通過短路電流時能充分符合動穩定及熱穩定要求;其三，相間斷口之間觸頭的不同期性及分合均可達到技術要求，且按要求操作后，零部件密封性能依舊良好，且未受到損壞;其四，在較為惡劣的環境下，依然可以保證穩定運行。

1.2 5OOkV交流變電站斷路器的運行情況簡述

近年來我國500kV電網的斷路器運行情況總體來講是安全穩定運行的，但也有少量斷路器存在問題。以超高壓輸電公司梧州局為例，對其斷近年來斷路器運行情況進行簡單概述。當前，梧州局共有500kV梧州變電站與500kV賀州變電站2座50OkV變電站，前者于1993年開始投入運行，后者于2003年投入運行。500kV變電站巾的35kV斷路器主要對電抗器及電容器起著投切作用，由于操作次數過于頻繁，因而觸頭有著程度不同的燒傷，且導致接觸的電阻值偏大。例如賀州變電站322斷路器，投運3年后發現A、c相同路電阻超標，A相交接值為l31.7歐姆，c相交接值為167.8歐姆，而標準值應為不大于34歐姆。另外，產品觸頭質量不穩定也是導致本開關回路電阻增長過快的原因。在長期T作電流下發熱的熱量將隨著電阻的增加而增大，電接觸的溫度急劇上升，可能造成：1、金屬材料機械強度下降。2、接觸面表面強烈氧化，接觸電阻更加惡化。3、絕緣材料絕緣性能下降。一般情況下采取的短期措施：運行人員加強對該開關紅外測溫力度，每月對該開關進行紅外測溫，發現異常，及時匯報;中期措施：縮短試驗周期，建議半年對該開關回路電阻進行復測，發現明顯增長，建議進一步分析及做開關大修處理。長期措施：提高35kV斷路器選型標準，建議要求廠家把質保期從1年從調整為2—3年，以促使廠家提高產品質量及降低運維成本，延K設備的全生命周期。在其他供電單位中，出現過因1觸頭接觸電阻值過大進而導致斷路器爆炸的案例。因此，對500kV斷路器的運行及故障進行深入分析意義重大。

2.500kv交流變電站斷路器發生故障的原因

2.1斷路器的典型故障原因分析

①GIS設備故障原因。2012年3月，廣東惠州市50okV博羅站的220kVGIS2M設備發生短路故障。經調查分析發現，故障原因母線中存在一定的粉塵，其在氣流及電場力的作用下，聚集在了絕緣支撐臺的表面，導致B相絕緣被擊穿，進而出現B相絕緣故障。發生B相故障后，大量燒蝕物形成，使得SF6絕緣氣體出現劣化，最終造成l-相短路。

②SF6斷路器故障原因。以佛山500kV滄江站為例。2012年1月，滄江站3號主變壓器的開關出現三相跳閘現象。分析故障原因得知，3號主變壓器開關本體相的保護時間不一致，且繼電器小轉軸的一側未裝配到位，導致動觸點21至24的復位出現異常，觸點的間隙變小，該對接點受到的搖側絕緣電阻為0，進而啟動了三相不一致的出口跳閘繼電器。

2.2斷路器常見故障分析

①拒動故障原因：斷路器內部空壓系統儲氣罐或氣路連接閥門未打開，導致儲氣罐中的氣壓不足，壓力降低達不到分閘要求，導致斷路器兩相尢法正常跳開，失靈啟動，進而跳開了母線上所連接的開關，導致拒動故障的發生。例如，某變電站500kV某路線A相發生接地故障，5032與5033斷路器出現跳閘，5033斷路器A相拒動，其失靈保護重動跳5033開關三相，A、C相出現拒動，啟動500kVII母線差動保護，500kVⅡ母線上5012、5023、5053斷路器跳閘。經現場檢查分析得知，拒動故障原因為末打開5033的B相斷路器的空壓系統儲氣罐至A、C相氣路連接閥門，使得A、c相儲氣罐氣壓不足，壓力降低達不到分閘要求，進而使得5033斷路器A、c兩相未能跳開，失靈啟動，母線上所連接的開關跳開。

②誤動故障原兇：潮氣滲入了匯控柜內的繼電器端子，接通了分閘與合閘回路，引起了開關錯誤分合閘;受到外部震動影響，三相不一致跳閘繼電器的結點出現閉合誤動;分閘線圈的電源側出現了接地導通，導致出現單相錯誤跳閘;機構的行程開關出現卡澀，開關發出了錯誤的閉鎖信號等。例如，某500kV變電站一臺運行中的500kV斷路器突然發生跳閘，相關保護未發生動作，裝置無異常。斷路器操作箱A、B相跳閘燈亮，C相跳閘燈不亮，且斷路器本體三相跳開。事后對相關記澩進行分析，得知斷路器苗‘先是A、B相Ⅱ組跳閘出幾回路動作跳閘，3580ms后斷路器本體三相一致保護動作出口c相跳閘。分析原因為保護室有其他外接啟動TJR的裝置組屏r=作，存在偶然瞬時接地;第Ⅱ組直流系統絕緣良，引起負極電壓升高，TJR兩端電壓大于其動作電壓等。

3.斷電器常見缺陷的有效整改策略

3.1絕緣缺陷的整改

斷路器絕緣缺陷主要表現為內部的帶電體對上殼進行放電，其主要原為在安裝及裝配內部過程中，未有效控制清潔度，使得經過多次振動后，一些異物從裝配部件掉落下來，或是移到強電場區域，進而造成內部放電。因此，為有效控制絕緣故障的內部放電問題，首先就需要將內部裝配及安裝的清潔水平進一步提高，同時在投入運行前，進行操作沖擊耐壓試驗，將異物盡可能清除。同時，在實際運行過程中，對GIS設備及罐式進行嚴格監測。

3.2二次回路的整改

繼電器失靈、分合閘線圈被燒毀、潮氣滲入端子等為二次同路發生故障的主要原因。在斷路器中，其可靠動作的重要條件即為機構的二次同路，當發生二次同路故障時，極易現拒動、誤動現象。因此，為有效控制此類故障的發生，生產廠商及相關運行部門應充分注重二次路，在制造過程中，采用優質的產品，保證二次路元件的可靠性;運行部門則應加大維修工作力度，充分保證二次路的正常工作。

結語：

隨著社會經濟建設的不斷深人及各行各業的飛速發展，電力發揮著至關重要的作用。近些年來，500kV交流變電站斷路器故障頻發，對整個電網的運行造成了不利影響。因此，有關電力工作人員應對斷路器的實際運行情況及其故障原展開深人分析，通過探尋有效的整改措施，進而促進電網的安全穩定運行。

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