500 k V第4串三相电流不平衡原因分析及处理

陈宏福，唐大勇，朱 峰，张 志

（上海市电力公司检修公司运维中心，上海 200063）

0 引言

500 k V亭卫变电站（以下简称亭卫站）位于上海市金山区，是上电漕泾电厂的送出咽喉、国网特高压的输电通道，也是上海电网500 k V主网架的支撑点之一。站内500 k V线路采用3／2接线方式，共有7串（4个不完整串，3个完整串），8条出线，采用山东某公司生产的高压全封闭组合电器（HGIS）。

除了变压器以外，HGIS将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器（TV）、电流互感器（TA）、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经过优化设计有机地组合成一个整体，封闭在金属外壳内，充以SF6气体绝缘，利用出线套管通过软导线与500 k V敞开式母线相连接，具有占地面积小、安装方便和配置灵活等优点。

从亭卫站投运后的HGIS运行情况来看设备健康水平（截至2011年6月统计），其故障率相对于常规敞开式高压电器（如AREVA公司GL314F1-252）要偏高，且平时的维护工作量也较大，无法较好地体现其免维护的优点。

1 故障原因分析

亭卫站建于2009年，投产半年后运行人员发现：远卫5136线路A相电流为175 A，B相电流为171 A，C相电流为175 A；有功功率为80.28 MW，无功功率为－132.85 Mvar。500 k V第4串回路中的5041开关：A相电流为168 A，B相电流为368 A，C相电流为197 A；同串回路中的5042开关：A相电流为153 A，B相电流为173 A，C相电流为110 A；同串回路中的5043开关：A相电流为210 A，B相电流为0 A，C相电流为186 A，出现三相电流严重不平衡。而相对应的500 k V第5串回路中的5053开关：A相电流同样表现为三相电流不平衡。

500 k V第4串和第5串接线图，如图1所示。

图1 亭卫站500 k V第4串和第5串接线图

分析认为，500 k V第4串回路中5043开关B相电流基本为0，相对于A相和C相电流很小，明显处于不对称运行状态，而此时在其他串内并没有出现很明显的不平衡电流，因此可以排除负荷不平衡的因素。为此，参考500 k V母线A相电压，对第4串二次回路电流（开关保护、线路保护、主变保护、母差保护）进行检测，汇总后如表1所示。开关和线路电流互感器变比为4000∶1，与处理前测量的一次电流数据相比，第4串二次回路的电流属于正常。

第4串回路中5043开关B相电流为0，说明开关保护没有启动，原因是远卫5136线路保护采用和电流接线方式，分别计入5042开关和5043开关内所流电流。检查发现和电流和零序电流正常，因而线路保护没有启动。开关保护为断路器重合闸和断路器失灵，没有启动量也不会动作。断路器本身装有三相电流不一致保护，通过断路器辅助接点启动，即取断路器三相电流常闭接点并联，断路器三相电流常开接点并联，然后两者串联后启动跳闸回路，此时开关三相电流均在合位，辅助接点位置正常，虽然三相电流不一致，但是保护装置不会启动。

表1 500 k V第4串二次电流数据

对相关一次回路进行全面检查，包括HGIS外观检查、红外测温、超高频超声检查、SF6气体成分测试等，均未发现异常情况。因此，初步断定导致三相电流不平衡的原因，可能是第4串回路HGIS设备内部有断路现象。另外，由于第4串回路5041开关B相电流远小于A相和C相电流，因此初步判断为可能是5043开关B相开关／闸刀合闸不到位，或者靠近500 k V母线2段侧连接点断开，从而导致电流被分流到5041开关和5053开关的B相侧。

HGIS的每个主体包含3个独立的SF6气室。第4串5042、5043回路断面图如图2所示。

图2 第4串5042和5043回路断面图

2 故障处理

对第4串回路中的5043开关采取隔离措施，将5042开关改为检修，500 k V二母改为检修（5043开关、50431闸刀、50432闸刀不可操作），远卫5136线改检修（对侧），500 k V二母线到远卫5136线50432闸刀套管下引线拆除，然后对5043开关间隔进行回路电阻检查，注入直流100 A（HGIS的回路电阻测量只能通过解开地刀接地铜牌和闸刀套管下引线，串入测量装置的方法进行），除B相回路电流异常外其他两相都正常。进一步分段测量，确认50432闸刀B相隔离开关接触电阻过大，超出测试仪器量程，处理前的测量数据汇总如表2所示。

打开50432隔离开关吸附剂盖手孔，发现动静触头并未全部接触，如图3所示。仔细检查动触头上标注接触行程的红线，发现红线完全露在外面（正常合闸位置时红线应该看不见）而且红线以外的触头有受热发黑的现象，与动触头接触到的部分静触指已经烧熔，如图4所示。

图3 动静触头未全部接触

图4 50432闸刀合闸不到位现场图

在检查隔离开关操动机构时，发现手动合闸也无法使触头合到位，而机构主轴输出已经达到合闸极限，分析认为可能是传动连杆行程走偏，造成触头行程缩短。厂家将50432 B相隔离开关进行整体调换，更换后测量回路电阻正常，测量结果如表2所示。

表2 5043开关回路接触电阻值

5043线路复役后，5043回路电流基本平衡，处理后500 k V第4串一次电流数据汇总，如表3所示。

表3 处理后500 k V第4串一次电流数据

3 结论

导致三相电流不平衡，最终缺相运行的原因是HGIS隔离开关传动连杆走偏，导致隔离开关合闸不到位，动静触头并未完全接触，接触面过热部分烧融，接触电阻增大，最终电流为零；与敞开式设备不同，HGIS各个部分除母线外均密封在SF6绝缘的筒体中，设备内部问题在平时运行巡视中很难发现，带来很大的事故隐患。厂家对其他隔离开关都进行了外部诊断和X光拍照检查，发现了一些隔离开关同样存在合闸不到位问题，亭卫站及时对这些闸刀申请停电处理。