某220千伏變電站220千伏母聯(lián)隔離開關(guān)故障分析

鄒明翰 繆蕓

摘要：運維人員在某220kV變電站母聯(lián)2610開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用過程中分開26101刀閘時發(fā)生刀閘卡澀刀口放電，一段時間后2610間隔流變B相頭部發(fā)生爆炸導(dǎo)致220kV母差保護動作。本文通過對隔離開關(guān)返廠解體分析查找設(shè)備問題，從設(shè)備質(zhì)量、檢修策略、人員技能等方面深入剖析事故原因，制定設(shè)備反事故措施、設(shè)備檢修策略及人員技能提升等措施，切實預(yù)防故障再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：倒閘操作;隔離開關(guān);反事故措施

1 故障經(jīng)過

2020年9月16日20時48分，運維人員在220kV某變電站母聯(lián)2610開關(guān)轉(zhuǎn)冷備用過程中，分開26101刀閘時，刀閘出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，B、C相動靜觸頭分開10厘米左右停止傳動，刀口有放電現(xiàn)象。運維人員隨即對電機電源、二次回路等進行相關(guān)檢查，并于刀閘機構(gòu)箱處嘗試進行電動和手動分合，電動分合失敗，手動分合時手動搖把插口有閉鎖擋板，無法進行手動操作。21時12分，運維人員現(xiàn)場拍攝完放電視頻后從操作現(xiàn)場返回控制室，隨即向省調(diào)匯報相關(guān)情況。21時20分，現(xiàn)場運維人員根據(jù)調(diào)度要求通知檢修人員對現(xiàn)場缺陷情況進行評估處理，同時，密切觀察放電情況并做好操作準備。

21時49分，220kV母聯(lián)2610間隔流變B相頭部發(fā)生爆炸，220kV母差保護I母差動動作、II母差動出口，跳開220kV母線所有開關(guān);故障相為B相，2610母聯(lián)開關(guān)故障電流為11.9kA。

2 隔離開關(guān)基本情況

該變電站26101隔離開關(guān)為阿爾斯通隔離開關(guān)廠生產(chǎn)的SPOT-252型設(shè)備，出廠日期為2008年2月，投運日期為2008年9月28日。

3 解體檢查情況

故障發(fā)生后，運維、檢修人員前往無錫阿爾斯通開展26101隔離開關(guān)解體分析檢查。

3.1 外觀檢查

動臂及靜觸頭各部件未見明顯缺損;動、靜觸頭及周圍框架件有明顯燒蝕跡象，觸頭表面氧化發(fā)黑;均壓罩及導(dǎo)電軟連接完整;齒輪軸套、驅(qū)動拐臂悶頭銷等部件組裝未見異常;動臂外部未見螺絲松動，動臂底部調(diào)節(jié)螺母有1～2螺紋的間隙。

外觀檢查發(fā)現(xiàn)動靜觸頭有氧化臟污痕跡，導(dǎo)致表面潤滑度降低，將會帶來額外的分閘阻力;調(diào)節(jié)螺母存在間隙將會導(dǎo)致機構(gòu)傳動存在空程，造成三相分合閘不同期[1]。

3.2 故障現(xiàn)場模擬

將故障相動觸臂、靜觸頭及機構(gòu)箱安裝于模擬測試架上，通過操作調(diào)整嘗試復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象。

在保證觸頭左右對中的前提下，調(diào)整底框處調(diào)節(jié)螺母，合閘時動觸頭與靜觸頭的接觸點位于上觸頭斜面中間位置，動臂能夠順利電動分合閘。調(diào)整調(diào)節(jié)螺母，使動觸頭與靜觸頭合閘接觸位置升高。合閘位置2分閘時分閘阻力變大，觸頭部位發(fā)出明顯的摩擦聲。合閘位置3分閘時出現(xiàn)拒分現(xiàn)象，操作機構(gòu)過載保護。

通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，隔離開關(guān)動觸頭相對靜觸頭位置偏高時會出現(xiàn)電動操作拒分現(xiàn)象。

3.3 解體檢查分析

進一步對動靜觸頭進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)靜觸頭上側(cè)及右下側(cè)滾輪被壓緊，不能滾動。該滾輪位于靜觸頭兩側(cè)，在分閘過程中，動觸頭與滾輪接觸，起導(dǎo)向作用。

該滾輪（RU-0225），與滾輪安裝板（SU-5476）和支撐管（TU-3680-01）組裝后，設(shè)計尺寸上有1mm的滾動間隙，可以滾動。

進一步對以上零部件尺寸檢查后發(fā)現(xiàn)，滾輪安裝板（SU-5476）整體厚度為37mm，超出圖紙要求的36mm，在滾輪、固定螺母螺栓等尺寸全部符合圖紙要求的情況下，導(dǎo)致靜觸頭滾輪與滾輪安裝板幾乎沒有間隙，造成滾輪卡澀無法滾動。

檢查動觸臂齒輪箱內(nèi)齒輪齒條完整，齒條滾輪表面有輕微磕碰痕跡，可能為組裝時與齒條限位螺絲接觸造成。

螺桿上的助力彈簧預(yù)緊螺母位置正確，助力彈簧工作彈力偏低，49.79（kg），參考值：52（kg）。

動靜觸頭解體發(fā)現(xiàn)，靜觸頭導(dǎo)向滾輪因生產(chǎn)工藝尺寸偏差導(dǎo)致卡滯無法轉(zhuǎn)動，造成分閘時動觸頭與滾輪的接觸由阻力較小的滾動摩擦變?yōu)樽枇^大的滑動摩擦，同時由于在分閘過程中該滾輪會對與之接觸的動觸頭產(chǎn)生下壓阻力，在滾輪無法滾動的情況下可能造成動觸頭卡澀無法分閘。助力彈簧是幫助隔離開關(guān)分閘的壓簧，在分閘狀態(tài)時彈簧為自然狀態(tài)，合閘時傳動連桿限位模塊壓縮彈簧，分閘時彈簧復(fù)原彈力幫助機構(gòu)分閘。助力彈簧彈力降低一定程度上將會導(dǎo)致分閘力矩輸出不足，但該彈簧變化值在產(chǎn)品設(shè)計范圍內(nèi)（52kg+、-6%），廠家認為合格。

4 原因分析

結(jié)合26101隔離開關(guān)現(xiàn)場檢查和返廠解體分析判斷，26101隔離開關(guān)靜觸頭內(nèi)導(dǎo)向滾輪因生產(chǎn)工藝問題導(dǎo)致無法滾動，分閘過程中壓迫動觸頭導(dǎo)致機構(gòu)卡滯。同時因安裝調(diào)試質(zhì)量問題，動觸頭側(cè)瓷瓶因基座固定螺栓松動，導(dǎo)致分閘時向動觸臂側(cè)傾斜，造成動觸頭相對靜觸頭位置偏高，進一步加大動觸頭分閘阻力，加上動靜觸頭間氧化層摩擦阻力等因素，最終造成操作機構(gòu)電機過熱保護動作，導(dǎo)致26101隔離開關(guān)電動操作拒分。除安裝調(diào)試因素外，靜觸頭側(cè)支柱瓷瓶基礎(chǔ)沉降也可能會造成動觸頭相對靜觸頭位置偏高，后續(xù)將持續(xù)做好某變電站內(nèi)沉降觀測工作。

5 結(jié)語

一是針對SPO靜觸頭導(dǎo)向滾輪卡滯隱患開展同批次產(chǎn)品隱患排查，同時結(jié)合停電檢修做好相同結(jié)構(gòu)靜觸頭導(dǎo)向滾輪滾動情況檢查，杜絕滾輪卡滯隱患。根據(jù)出廠時間初步排查同批次產(chǎn)品24組，計劃對該變電站隔離開關(guān)開展集中隱患治理。對同批次隔離開關(guān)開展檢查性操作，核查動、靜觸頭是否存在位置偏差。

二是加強設(shè)備入網(wǎng)質(zhì)量管控。依據(jù)五通驗收細則認真開展隔離開關(guān)驗收把關(guān)，重點做好動靜觸頭接觸位置、三相同期、連接螺栓緊固、回路電阻測量等關(guān)鍵工藝工序驗收，切實提升隔離開關(guān)入網(wǎng)質(zhì)量。

三是戶外敞開式隔離開關(guān)應(yīng)按周期開展差異化檢修，第二個檢修周期起執(zhí)行周期大修。即運行7～9年，除例行小修外，還應(yīng)對機構(gòu)內(nèi)繼電器、輔助開關(guān)、按鈕、柜門密封條等易損件進行更換。運行13～15年，除例行小修及更換易損件外，還應(yīng)考慮對隔離開關(guān)主導(dǎo)電回路相關(guān)導(dǎo)電臂、動靜觸頭等進行輪換式檢修或更換。結(jié)合檢修還應(yīng)做好銅鋁過渡線夾更換、打磨導(dǎo)電接觸面、涂抹合格導(dǎo)電脂并緊固等關(guān)鍵工序，同時規(guī)范開展回路電阻測試，做好檢測數(shù)據(jù)的比對分析和保存。

參考文獻：

[1]潘衛(wèi)鋒。真空斷路器三相觸頭分合閘不同期造成電動機微機保護動作[J]。電世界2004（3）。