500kV新余变电站隔离开关操作异常分析及反事故措施

徐 羚，周 宁

（1.上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海 200240；2.国网上海市电力公司检修公司，上海 200333）

上海500kV新余变电站于2012年6月5日投运，是500kV南桥及泗泾分区的联络点，担负着上海西南部的电力供应重任；500kV系统采用3／2开关接线方式，目前连接南桥变、泗泾变各两回。新余变500kV侧系统采用苏州阿海珐（ALSTOM）公司生产的T155－2H－GIS开关设备，其中隔离开关型号为T155－DS，采用分相操作系统，每相配1台T155－ME电动操作机构，该设备在500kV系统使用为全国首例。

2013年2月期间，新余变500kV侧系统在倒闸操作过程中，有5只隔离开关（50531、50221、50122、50111、50231）发生了非全相分合闸故障，1只隔离开关（50131）发生了合闸不到位故障。为了找到500kV隔离开关在操作过程中发生故障的原因和解决措施，新余变增加了4次500kV倒闸操作，泗余5152线被迫停役27天，不但大大增加了设备计划外停电时间，还导致新余变与泗泾变之间一直处于单回线运行状态，给上海电网的安全、稳定运行带来了较大隐患。

1 故障原因分析

1.1 隔离开关非全相动作

在倒闸操作过程中，新余变500kV H－GIS隔离开关在分合闸过程中多次发生两相动作，一相未动的状况。设备厂方人员在现场运维人员的配合下对隔离开关进行检查。在检查过程中通过隔离开关遥控试验，发现故障相隔离开关的分合闸继电器触头在带电后不吸合，检查分合闸继电器各项参数正常，怀疑其触头可能存在“涩卡”，进行现场临时处理后重试恢复正常。

由于此类故障［1］发生多次，厂方人员一时无法确认其他隔离开关的分合闸继电器是否存在同类故障隐患，因此在进行故障线路停电检修时，将发生故障的隔离开关分合闸继电器拆下，送至法国总部检验，以期找到故障原因和解决措施。

1.2 隔离开关合闸不到位

2013年2月3日19：30，在对新余变1号主变50131隔离开关进行合闸操作中，发生了该隔离开关合闸不到位（但后台自动化操作显示屏显示已处于合闸位置），500kV第一、二回路汇控柜交流电源失电，5013开关B相电容器爆裂。

1.2.1 故障直接原因

继保人员在运维人员的配合下，对故障设备现场勘查，发现4种状况。一是隔离开关在操作过程中，触头间存在严重放电痕迹，如图1（a）所示；二是泗余线5011开关回路汇控柜内的加热器电源小开关（C16）、总开关（K40）及500kV第一／第二回路交流电源操作箱内的交流电源切换装置（即备自投）一段出线总开关（C63）跳闸；三是501127接地隔离开关C相的加热器后部挡板有焦黑的痕迹，如图1（b）所示；四是加热器火线绝缘外皮破损，内部铜线裸露，加热器外壳有烧熔的痕迹，如图1（c）所示。

图1 故障设备状况

分析认为，由于501127接地隔离开关C相的加热器导线绝缘外皮破损，在50131隔离开关合闸操作过程中，震动导致加热器导线裸露铜芯与外壳接触形成“接地”短路（汇控柜内所有部件外壳均接地），交流操作电源“接地”跳闸，合闸电机“失电”停止运转，从而使隔离开关合闸不到位。

1.2.2 故障间接原因

通过分析技术图纸与核实设备安装状况，确认了500kV第一／第二回路现场交流电源操作箱内的泗余线5011开关回路汇控柜加热器电源小开关（C16）、总开关（K40）及交流电源切换装置一段出线总开关（C63）的接线，如图2所示。

图2 500kV回路现场操作箱交流电源接线

由图2可以看出，500kV第一／第二回路现场交流电源箱内的501127接地隔离开关C相加热器回路在发生“接地”故障后，其泗余5011线开关汇控柜加热器电源回路小开关（C16）应跳闸从而隔离故障点，泗余线5011开关汇控柜回路的交流电源总开关（K40）及交流电源切换装置一段出线总开关（C63）在故障隔离后不应再跳闸。排除K40、C63开关本身存在故障的前提下（现场检查确认K40、C63开关正常），C16、K40、C63开关同时跳闸，说明该“接地”故障所产生的短路电流，使3个开关都达到了瞬时动作条件。

结合图3所示C系列与K系列开关动作特性曲线可知，当短路电流达到8倍额定电流以上（C系列开关瞬时动作电流为5倍额定电流，K系列开关瞬时动作电流为8倍额定电流）时，3个开关才会同时瞬时动作。而从图1（c）所示的现场加热器外壳熔化程度来看，故障时的短路电流超过300A，满足3个开关（额定电流40A）同时瞬时跳闸的条件。

500kV第一／第二回路现场交流电源操作箱的工作电源，引自新余变380V站用电系统的一段、二段母线。正常运行时一段为常用电源，二段为备用电源。当一段母线失电后，交流电源切换装置会自动切换使二段备用电源投入，以确保现场交流电源操作箱不失电。但上述故障导致C63开关跳闸，使现场电源操作箱的常用电源消失，交流电源切换装置并未动作。继保人员通过仔细核查图纸并咨询厂家人员后得知，该交流电源切换装置必须满足：常用电源的交流出线总开关跳闸；380V站用电系统一段失电，才能执行“备自投”。而上述故障仅导致常用电源的交流出线总开关（C63）跳闸，380V站用电系统一段并未失电，因此交流电源切换装置的“备自投”条件不满足。

图3 C型及K型电源开关特性曲线

为了分析导致50131隔离开关在后台自动化操控屏上的位置指示与现场实际位置指示不一致的原因，继保人员对该隔离开关辅助接点的动作响应速度进行了现场测试，仔细核查了制造厂家提供的现场安装图纸等相关资料，发现新余站500kV H－GIS隔离开关的辅助接点在配置上存在问题：后台自动化操控屏的位置指示辅助接点是快速翻转型的，而现场实际位置指示辅助接点是普通型的。实测结果表明，接入后台自动化操控屏的位置指示辅助接点，从分到合约为707 ms，而现场实际位置指示辅助接点则需要4 701 ms左右，比前者慢了约4 000ms。

根据后台自动化操控信息记录，50131隔离开关在合闸过程中，其接入后台自动化操控屏的位置指示辅助接点先行闭合，2s后泗余5011线开关汇控柜加热器电源回路小开关（C16）跳闸（内部“接地”故障所致），导致隔离开关因合闸电机“失电”停转而合闸不到位（与其“同步”的现场实际位置辅助接点也处于“未闭合”正确状态），从而出现后台自动化操控屏位置指示与现场实际位置指示不一致现象。

2 事故处理及运维反措

通过对新余变500kV隔离开关故障原因的分析，提出了9条相应的事故处理办法及运维反事故措施。

一是更换在操作中发生故障的隔离开关分合闸接触器；二是更换50131隔离开关及5013开关内部6只电容器；三是重新设计隔离开关辅助接点，更换后台遥信辅助接点与现场机械位置指示辅助接点，确保响应速度一致；四是敦促厂方尽快查明问题接触器触头卡涩原因并制定相应的缺陷处理方案；对汇控柜内各类部件的接线重新排查，消除导线表皮破损的隐患；五是在新余变现场增加500kV隔离开关分合闸接触器备品；六是重新校核、调整交流电源空开配置方式，将汇控柜内的交流电源总开关（K40型号）更换为K63型号［2］，消除内部低压交流回路“接地”故障时出现越级跳闸现象；七是将现场交流电源箱内的交流电源切换装置出线总开关（C63）改为不带脱扣保护的开关，防止因“接地”故障导致的交流电源箱“失电”；八是运维人员加强500kV设备特巡，对运行过程中发现的缺陷要及时上报，尽快消除缺陷；九是熟悉和掌握站内低压交流回路图纸，以便在事故处理时快速隔离故障点［3］。

3 结语

新余变电站500kV侧系统T155－2H－GIS成套开关设备投运后，对500kV隔离开关在操作过程中发生故障的直接与间接原因进行深入分析，发现T155－2型开关设备存在隐患，交流操作电源在开关选型、保护配置、辅助接点配置等设计上存在不合理之处，给出了相应的事故处理方案，并提出了设备部件质量检查、交流电源开关选型、自动化辅助接点选用及设备日常运维等方面的反事故措施。

［1］吴智霞.某500kV变电站隔离开关合闸中途传动机构突然停止导致出线阻波器损坏等异常情况分析［J］.科技致富向导，2012（26）：98.

［2］周铁塔.开关电源的选型与维护［J］.电力系统通信，1997（2）：14－17.

［3］周声华.新余站500kV H－GIS现场运行规程［S］.上海市电力公司检修公司，2012.