某220千伏變電站220千伏母聯隔離開關故障分析

鄒明翰 繆蕓

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

關鍵詞：倒閘操作;隔離開關;反事故措施

1 故障經過

2020年9月16日20時48分，運維人員在220kV某變電站母聯2610開關轉冷備用過程中，分開26101刀閘時，刀閘出現卡澀現象，B、C相動靜觸頭分開10厘米左右停止傳動，刀口有放電現象。運維人員隨即對電機電源、二次回路等進行相關檢查，并于刀閘機構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，運維人員現場拍攝完放電視頻后從操作現場返回控制室，隨即向省調匯報相關情況。21時20分，現場運維人員根據調度要求通知檢修人員對現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2610間隔流變B相頭部發生爆炸，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;故障相為B相，2610母聯開關故障電流為11.9kA。

2 隔離開關基本情況

該變電站26101隔離開關為阿爾斯通隔離開關廠生產的SPOT-252型設備，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

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

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，觸頭表面氧化發黑;均壓罩及導電軟連接完整;齒輪軸套、驅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，動臂底部調節螺母有1～2螺紋的間隙。

外觀檢查發現動靜觸頭有氧化臟污痕跡，導致表面潤滑度降低，將會帶來額外的分閘阻力;調節螺母存在間隙將會導致機構傳動存在空程，造成三相分合閘不同期[1]。

3.2 故障現場模擬

將故障相動觸臂、靜觸頭及機構箱安裝于模擬測試架上，通過操作調整嘗試復現故障現象。

在保證觸頭左右對中的前提下，調整底框處調節螺母，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。調整調節螺母，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，觸頭部位發出明顯的摩擦聲。合閘位置3分閘時出現拒分現象，操作機構過載保護。

通過模擬實驗發現，隔離開關動觸頭相對靜觸頭位置偏高時會出現電動操作拒分現象。

3.3 解體檢查分析

進一步對動靜觸頭進行解體檢查，發現靜觸頭上側及右下側滾輪被壓緊，不能滾動。該滾輪位于靜觸頭兩側，在分閘過程中，動觸頭與滾輪接觸，起導向作用。

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現，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）。

動靜觸頭解體發現，靜觸頭導向滾輪因生產工藝尺寸偏差導致卡滯無法轉動，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為阻力較大的滑動摩擦，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分閘的壓簧，在分閘狀態時彈簧為自然狀態，合閘時傳動連桿限位模塊壓縮彈簧，分閘時彈簧復原彈力幫助機構分閘。助力彈簧彈力降低一定程度上將會導致分閘力矩輸出不足，但該彈簧變化值在產品設計范圍內（52kg+、-6%），廠家認為合格。

4 原因分析

結合26101隔離開關現場檢查和返廠解體分析判斷，26101隔離開關靜觸頭內導向滾輪因生產工藝問題導致無法滾動，分閘過程中壓迫動觸頭導致機構卡滯。同時因安裝調試質量問題，動觸頭側瓷瓶因基座固定螺栓松動，導致分閘時向動觸臂側傾斜，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，最終造成操作機構電機過熱保護動作，導致26101隔離開關電動操作拒分。除安裝調試因素外，靜觸頭側支柱瓷瓶基礎沉降也可能會造成動觸頭相對靜觸頭位置偏高，后續將持續做好某變電站內沉降觀測工作。

5 結語

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

二是加強設備入網質量管控。依據五通驗收細則認真開展隔離開關驗收把關，重點做好動靜觸頭接觸位置、三相同期、連接螺栓緊固、回路電阻測量等關鍵工藝工序驗收，切實提升隔離開關入網質量。

三是戶外敞開式隔離開關應按周期開展差異化檢修，第二個檢修周期起執行周期大修。即運行7～9年，除例行小修外，還應對機構內繼電器、輔助開關、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，還應考慮對隔離開關主導電回路相關導電臂、動靜觸頭等進行輪換式檢修或更換。結合檢修還應做好銅鋁過渡線夾更換、打磨導電接觸面、涂抹合格導電脂并緊固等關鍵工序，同時規范開展回路電阻測試，做好檢測數據的比對分析和保存。

參考文獻：

[1]潘衛鋒。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）。