500kV断路器合闸电阻检查方法

浦仕遵，姜虹云，赵现平

(1.云南电网公司德宏供电局;2.云南电网公司生产技术部;3.云南电网公司电力研究院)

1 前言

为限制500kV电网中的主要过电压－－－－合空线过电压，采用带合闸电阻的断路器是较有效的措施之一，规程规定对于500kV输电线路长度超过200km时，为将过电压限制在2.0p.u以下，可在断路器上安装合闸电阻。但是，由于断路器合闸电阻的内部特殊结构以及机构复杂，运行可靠性并不理想。从500kV断路器合闸电阻运行经验看，运行时间长的合闸电阻操作机构有相当大的比例存在缺陷和故障，也曾多次发生过因断路器合闸电阻内部缺陷和断路器主触头不能及时短接合闸电阻造成合闸电阻爆炸的事故。

2 事故分析

2.1 事故情况

在某500 kV线路正常停电操作过程中，线路首端断路器操作至热备用后，线路末端在按调度令切除该空载线路时，首端热备用的5653断路器(接线图见图1)C相母线侧断口合闸电阻发生爆炸，合闸电阻静触头烧断掉落地上，外瓷套碎片横飞，造成该断路器A、B、C三相部分瓷瓶不同程度受损。

图1 电网接线图

2.2 故障原因分析

2.2.1 过电压冲击

1)操作过电压:过电压理论计算和现场过电压测试结果都表明，切除空线路时产生的操作过电压没有超出设备的绝缘耐受水平。

2)雷电过电压:根据现场天气记录，5653断路器故障时刻，天气晴好，从雷电定位系统上也未查到线路沿线有雷电信息，可排除故障是由雷击过电压引起。

3)参数谐振过电压:在线路参数发生改变后，有可能形成参数谐振过电压。从该线路开断后的录波图和仿真计算表明，并没有出现这种情况。

2.2.2 断路器外部污闪

在潮湿条件下，断路器瓷套表面附着的污秽物将使其绝缘水平降低，从而存在导致瓷套外表面闪络的可能性。但由故障录波图可知，在故障时刻该断路器断口所承受的电压值没有超过设计值和断路器的绝缘水平，因此排除断路器由于外部污闪直接导致故障的可能性。

2.2.3 断路器开断故障

当断路器非同期开断时，有可能会出现高的过电压。从实际三相开断录波图上分析，试验结果符合技术规范要求。该假设也不成立。

2.2.4 断路器合闸电阻内部缺陷

1)合闸电阻设计缺陷:同相断路器的两只合闸电阻，其工作状态是完全一致的，如果是合闸电阻通流容量和电场设计缺陷，不会只有一侧发生爆炸而另一侧完好;根据同类型的合闸电阻历史运行情况，没有记录显示该类型合闸电阻结构设计或者绝缘设计上存在明显缺陷。

2)合闸电阻装配过程中存在缺陷:合闸电阻安装过程中如果出现间隙距离不够、内部有导电异物或电阻片破损的情况，将影响其内绝缘性能和通流性能。解体检查非故障侧合闸电阻表明:动、静触头间隙符合技术规范要求，内部也没有发现有导电异物。

3)合闸电阻在运输途中损坏:断路器解体过程中发现，故障侧和未发生故障侧的合闸电阻内部均有电阻片损坏，并且开裂移位，电阻片破损并向不同方向凸出，具有运输过程中异常颠簸损坏的特征。由于合闸电阻为动静两端结构，动端有24片电阻阀片，静端41片电阻阀片，静端靠近外侧，且采用“悬梁臂”式结构(如图2所示)，极易由于运输途中控制不当等异常情况产生的垂直冲击力造成受损。这与解体检查中发现静端基座处电阻片损坏情况更为严重的现象是一致的。

4)合闸电阻动静触头结构不对中:在本次检查中，损坏的合闸电阻侧，其动、静触头存在轻微程度的不对中情况，虽就相关痕迹而言，应不足以直接导致合闸电阻和绝缘管受损，但是在电阻片已损坏前提下，动、静触头的受力不对中引起操作时的轻微撞击将加剧已开裂的电阻片的脱落，最终造成损坏的电阻片掉落到瓷套内，从而导致故障。

图2 断路器合闸电阻内部结构图

综上分析，断路器合闸电阻爆炸原因为:合闸电阻在运输冲击或动静触头不对中产生撞击等相关力的作用下，合闸电阻片受损;破损的电阻碎片掉落到合闸电阻绝缘瓷套底部，并在操作震动和电场力的作用下逐渐向合闸电阻绝缘瓷套中部移位，造成动静触头间隙附近有电阻碎片存在，电场畸变，绝缘降低，无法承受正常运行电压而击穿。

3 开盖检查的必要性

3.1 该型合闸电阻结构分析

该型断路器所采用的合闸电阻，其结构设计为“悬梁臂”结构，这种结构使得合闸电阻对运输条件要求较高，装配过程中工艺控制不严，或者因为重力作用使得支撑绝缘管产生轻微变形，产生对中不良情况，也有可能造成电阻片受损或脱落。该合闸电阻结构的特殊性使得类似隐患具有一定普遍性，应提早发现并处理，否则极易导致故障发生。

3.2 常规试验手段的局限

在断路器合闸电阻安装完成后，主要进行电阻值及投入时间的检测。但针对上述隐患，仅仅依靠电阻值检测，其灵敏性是不足的。

这是因为，该型断路器所采用的合闸电阻，其结构设计为“悬梁臂”结构，单片电阻值为3.3Ω±10%，总电阻值约为220Ω左右，合闸电阻检测值不应超过出厂值的±5%，也即±11Ω左右。但当合闸电阻整串中有一片或几片电阻片存在破损而又为完全断裂、脱落时，其电阻值变化是极其微小的，常规电阻仪是无法有效检出的。

同样地，对于对中情况不良的隐患，既有可能造成受损电阻片逐步脱落，也有可能使电阻片受损，是一个动态过程，更是无法通过现有的检测项目有效地检出。

4 结语

综上所述，由于该型合闸电阻结构的特殊性，在外部条件影响下，产生电阻片受损的可能性较高，而又无法通过常规的检测手段有效检出，因此，比较有效的手段就是对合闸电阻的开盖检查避免类似故障的发生。建议在运输过程中应加装加速度冲撞记录仪，同时，谨慎选用带合闸电阻断路器。对在运的设备，应定期开展校核工作，如果因系统运行方式变化，不带合闸电阻，其操作过电压水平也能满足规程要求的，应考虑及时拆除合闸电阻。

［1］余长江，王吉先编.射线探伤检测装置.北京:机械工业出版社，2011

［2］中华人民共和国电力行业标准.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL T620－1997)中华人民共和国电力工业部发布，1997GB311.2－2002高压输变电设备的绝缘配合使用导则和雷电过电压确定的(单回线路中相除外)

［3］谷定燮等.取消500 kV断路器合闸电阻有关缘配合研究。