110 kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障处理

洪文生

（国网马鞍山供电公司，安徽 马鞍山 243011）

110 kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障处理

洪文生

（国网马鞍山供电公司，安徽 马鞍山 243011）

针对110 kV组合电器配电装置中流变的特点，介绍运行中流变二次回路开路，详细分析故障产生的原因、发展过程，分析表明流变二次接线端子材质不符合要求及流变二次端子箱盖板设计不当是造成故障的主要原因。通过对流变二次接线端子材质的精选和流变二次端子箱盖板优化设计，从根本上杜绝了此类故障的发生。

流变；二次回路；开路；故障处理

电流互感器是电力系统中一次主设备之一，按电磁交换原理工作，其一次绕组串接在线路里，二次绕组接仪表和保护端子。一次绕组内的电流取决于线路的负荷电流，与二次负荷无关。由于接在二次侧的电流表和保护系统控制回路的各类继电器的电流线圈阻抗都很小，所以电流互感器在正常运行时，接近于短路状态，这是电流互感器与变压器的主要区别［1］。电流互感器带电运行时二次回路侧发生故障将产生严重的安全隐患，主要表现为开路和短路2种状态。电流互感器运行中触点接触不良、触点损坏、人为短接或断开、互感器损坏等故障在电流回路中均可归结为开路或短路现象，开路则容易导致电力安全事故［2］。

1 故障过程

2012年3月10日9：42，南方某市220 kV变电站110 kV临铁8854保护装置告警，报“临铁8854流变C相无电流输出”。经继电保护和检修人员现场测量检查，发现临铁8854流变C相端子有断裂，如图1所示。对其它相邻间隔进行检查发现2号主变802、临采8853、临恒8855间隔均有流变二次端子断裂现象。

图1 临铁8854流变B、C相端子

2 初步诊断

在该变电站基建验收阶段，所有流变回路各相各组别均已通过一次通流／采样试验，临铁8854开关保护及母差流变回路通过向量测试，且据运行人员描述，8854线路初期三相电流无异常。

现场在打开流变端子箱时，发现箱体内渗入一定量积水，且在顶部流变接线桩周边有较多凝露及水滴，如图1所示，接线桩及线头均有一定程度的锈蚀现象，端子箱盖板有大量积水且无法排出，如图2所示。

图2 临铁8854流变端子箱盖板

2月下旬该市降雨连续不断且雨量较大，使得端子箱内部积水且无法排出；该变电站处于钢铁公司和发电厂交汇重污染区中心，雨水中含有大量酸性物质，使铜接线柱有氧化和酸化的条件，致使铜接线柱快速氧化。经现场对接线柱的仔细观察，发现接线柱铜质中含有其他金属成分，材质不纯。

通过上述分析，可初步判断以下原因造成接线柱断裂。

a.近期天气连续降雨，使端子箱内部有凝露和积水。

b.流变二次端子箱盖板设计不合理，造成内部积水无法排出。

c.流变二次接线柱所用铜质材料纯度不够。

3 试验分析

3.1 宏观检查

宏观检查结果显示接线柱断裂位置距根部约有6 mm距离，应为压接导线的螺母位置，此位置在螺母拧紧过程中应力集中较大，如图3所示。

同时接线柱外部发现大量的白色和绿色腐蚀产物，经能谱分析：白色腐蚀产物为Zn的氧化物，绿色腐蚀产物为Cu的氧化物。因此接线柱断裂失效的主要原因为应力腐蚀。另外，在安装时螺母压接铜线过程中，使用过大的力矩容易使螺纹根部产生损伤，而TA接线盒密封不严，在潮湿环境中，螺纹损伤处产生腐蚀，导致萌生应力腐蚀裂纹逐渐扩大，最终断裂失效。

图3 TA二次接线板形貌

3.2 成分分析

通过图4金相组织显示发生失效的接线柱，组织中白色相含量明显高于未发生失效的接线柱，且硬度高于未失效接线柱。而发生失效断裂的接线柱断口为解理断裂、脆性断裂特征，故接线柱生产过程中热加工不当导致过多的脆性β′相存在，是接线柱发生失效断裂的重要原因［3］。

3.3 断口分析

为了与发生失效断裂的接线柱相比较，人为掰断1个未断裂的接线柱。将发生断裂的接线柱断口和人为破坏的接线柱断口清洗过后置于扫描电子显微镜下进行断口分析，如图5所示。

从断口可以看出，人为破坏的断口为韧窝聚集性断口特征，韧性特征明显。发生失效断裂的断口呈解理断裂，局部存在较少的韧窝，脆性特征明显［4］。分析流变接线柱断裂的原因如下。

a.螺纹损伤处产生腐蚀，导致萌生应力腐蚀裂纹并逐渐扩大，最终断裂失效。

b.生产过程中热处理加工不当导致过多的脆性β′相存在，是接线柱发生失效断裂的重要原因。

c.接线柱材质中铜含量过低也可能是接线柱断裂的原因之一。

图4 接线柱金相组织

图5 电镜下观察人为破坏断口和失效断口

4 改进措施

4.1 选用优质铜材

依据标准GB／T 2314—2008《电力金具通用技术条件》第5部分“材料及防腐”第5条规定：以铜合金制造的金具，其铜含量不低于80%。此标准适用于额定电压在35 kV以上架空电力线路、变电站及电厂配电装置用的金具［5］。经与流变厂家协调沟通，江苏某互感器厂愿意改用符合国标中铜含量不低于80%的要求生产此类铜接线柱。为此，原材料的材质问题得以解决。

4.2 优化端子箱盖板设计

如图6所示，首先对端子箱盖板的四周进行技术处理，使外面的雨水不易流进端子箱；同时在其中1个拐角开凿Ф17.5 mm的排水排气孔，若里面有积水和凝露可以通过小孔流出来，保持流变端子箱内部的干燥和通风。

图6 优化后的端子箱盖板

5 结论

经改造后，该110 kV GIS组合电器运行3年以来未发生流变二次回路开路故障，其他运行指标和主绝缘也处于良好状态，设备运行正常。

流变二次回路改进建议为：在设备招投标时对合同中的电力金具材质按GB／T 2314—2008《电力金具通用技术条件》进行要求；在新建变电站投运时加强对主设备附件的验收，包括对厂家设计的合理性和实用性；有条件时，对于第1次使用的电气设备进行电力金具抽检试验。

［1］ 傅代印，叶 宁，郑志勤，等.电子式电压互感器研究与应用［J］.东北电力技术，2013，34（11）：19－22.

［2］ 王学超，王士伟，姚 亮.电流互感器饱和的原因浅析［J］.东北电力技术，2015，36（5）：36－40.

［3］ 金属显微组织检验方法：GB／T 13298—1991［S］.

［4］ 金属材料布氏硬度试验（第一部分：试验方法）：GB／T 231.1—2009［S］.

［5］ 电力金具通用技术条件：GB／T 2314—2008［S］.

Fault Treating on Electrical Rheological Secondary Circuit Open in 110 kV GIS Combination

HONG Wen⁃sheng
（State Grid Maanshan Electric Power Supply Company，Maanshan，Anhui 243011，China）

According to rheological characteristics of distribution equipment for 110 kV combination unit，fault reason and developing process of electrical rheological secondary circuit open are described.The main reason of fault are that material of rheological secondary terminals does not meet the requirements and improper design of cover plate for the secondary terminals.Optimization design and mate⁃rial selection are conductd in this paper，all the problems of fault is resolved based on it.

Rheology；Secondary circuit；Open circuit；Fault treating

TM595

A

1004－7913（2016）04－0016－03

洪文生（1966—），男，学士，工程师，从事电力系统油气技术监督与管理工作。

2016－01－21）