某500kV变电站一起断路器开关跳闸故障分析讨论

陈小平

摘  要：某年月日，500kV某变电站#3主变检修预试工作结束，按照调度令进行恢复送电操作。当发现在合上23-2刀闸时（此时23开关尚在断位），#3主变和500kV#2母线的差动保护动作，跳开#1主变12开关、某线43开关和某I线52开关，进一步造成某个110kV电站全站停电情况，经核实，主要是因为一起不按程序指令操作所造成的。文章对整个事件进行总结分析，对以后的电网运行工作有着非常重要的指导意义。

关键词：跳闸;差动保护;指令

中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）34-0071-02

Abstract： On the day of a certain year， the pre-test work of the #3 main transformer maintenance of a substation of 500kV was completed， and the power transmission operation was resumed in accordance with the dispatching order. When it is found that when the 23-2 switch is closed （when the 23 switch is still broken）， the differential protection action of the #3 main transformer and the 500kV#2 bus jumps off the #1 main transformer 12 switch， a certain line 43 switch and an I line 52 switch. It is verified that the power outage of a 110kV power station is mainly caused by not operating according to the program instructions. This paper summarizes and analyzes the whole event， which has a very important guiding significance for the future power grid operation.

Keywords： tripping; differential protection; instruction

引言

电力系统变电站安全运行是保障电能连续输送的核心，其中变压器是整个电力系统的心脏，如何保证变压器安全稳定运行，为之配套安置了一系列的保护措施，但仍然存在非常情况造成变压器发生故障，本文就结合一起变压器跳闸的案例进行分析探讨，以对今后工作作为借鉴指导。

1 事故概况

（1）天气。故障前天气简况描述，当日天气多云，相对湿度约40%，温度20℃。（2）故障现象及保护动作情况。某年月日，500kV某变电站#3主变检修预试工作结束，按照调度令进行恢复送电操作。23：01：26，在合上23-2刀闸时（此时23开关尚在断位），#3主变和500kV#2母线的差动保护动作，跳开#1主变12开关、某线43开关和某I线52开关。（3）故障录波图。查询故障录波，主要是差动保护动作概况。

2 现场检查

2.1 故障相开关基本信息

生产厂家：西安高压开关厂;型号：LW13-500;短路开断电流：50kA/3s。

出廠日期及编号：2004年3月，出厂编号141;投运日期： 2004年6月;额定电流：3150A。

2.2 历史预防性试验情况

某年8月28-30日，23开关按年度预试计划进行了预防性试验。试验项目为绝缘电阻、直流电阻测量和SF6气体微水试验，试验结果均正常。

2.3 现场检查情况

故障发生后，现场检修人员立即进行了现场勘查，检查到23-2刀闸支持绝缘子、操作绝缘子无异物及放电痕迹，刀闸至23开关的引线支持绝缘子及引线无异常。

检查23开关套管及机构、引线无异常。

根据以上检查结果，结合继电保护动作信息，初步判断故障原因为开关内部发生了闪络。故障后第三天，厂方技术人员赶到事故现场，共同分析事故原因，最终确认故障点在23开关A相本体内部，现场决定对开关进行解体检查。通过打开开关侧面盖板后，发现23开关A相500kV#2母线侧静触头屏蔽罩对断路器罐体有明显的放电痕迹，开关内部未见异物，罐底部有放电产生的白色粉末及少许金属颗粒;金属颗粒判断应为屏蔽环放电烧损产生，烧伤情况见图2所示。

3 故障处理情况

故障发生后，超高压公司立即联系厂家组织抢修工作，并对23开关的B、C相灭弧室内部情况进行了开盖检查，未发现粉尘等杂质，9月2日，厂家将一相灭弧室单元运抵现场，但现场检修人员发现静触头在运输过程中屏蔽罩发生碰撞产生两个凹槽。

9月3日，厂家将新的屏蔽罩送达某站，预计9月6日可恢复运行。

4 故障原因分析

某年9月3日上午，超高压公司生产部组织各部门及厂家技术人员在超高压公司会议室对23开关的故障原因进行了分析，认为某站23开关A相内部放电的起因为带电体对接地罐体内表面放电，属典型的绝缘性放电故障，与某42开关C相在某年3月20日发生的故障十分类似。这两次故障的根本原因是西开厂生产的LW13-500型开关设计绝缘裕度不足，一旦生产、安装过程中遗留金属微粒在罐体内，或由于断路器运行中操作震动、开断电弧、运动部件间摩擦等过程形成金属微粒沉积在罐体的底部，引起局部电场的畸变，极易因某些因素触发而导致绝缘性故障。此站42开关故障的诱因是断路器合闸操作时的气流吹动金属微粒，导致局部电场畸变，造成放电。本次故障的诱发因素可能是内部微粒在检修预试过程中由于断路器分合闸操作时产生的气流吹动，附着在静触头屏蔽罩上。当断路器带电时，导致局部电场改变发生屏蔽罩对断路器罐体放电故障。

5 改进措施

主要是对LW13-550断路器SF6压力进行提升的技术措施，LW13-550断路器其设计的闭锁压力为0.4MPa，额定压力为0.5MPa，即在闭锁压力情况下做了全套型式试验，其对地的绝缘水平为740kV。在产品运行时其额定压力为0.5MPa。由于断路器的灭弧室采用同轴电场设计，属于稍不均匀电场。如果存在放电微粒的情况下，其绝缘裕度就会降低。在未处理完放电微粒的情况下，作为临时处理措施再次提高一个表压，可以提高其相应的绝缘裕度，最大提高到12%。提高产品表压后可能的影响是机械特性和产品的密封性能。我们在西高所就提高压力前后进行了对比试验，满足产品要求。

在带电状态下进行充气作业，必须按以下的工艺规程进行操作，以保证补气工作的安全。对于停电状态的充气同样适用。下面简述对产品带电状态下SF6气体补充压力的工艺流程（仅仅作为参考）：

5.1 充气前的准备

（1）对准备补充的新SF6气体进行水分测试。（2）清理SF6充气管路的密封面，不允许有划痕。检查SF6充气管路，不允许管路有杂质和水分存在。每批次充气使用的O形圈必须是新的，同时对减压表也应进行检查。（3）清理SF6气瓶的充气口，打开产品的充气口阀门的防护盖， 清理产品的充气口阀门。（4）将SF6气瓶可靠接地。

5.2 充气过程的控制

（1）将清理好的SF6充气管路和SF6气瓶连接好，同时将SF6充气管路与产品的充气口虚连接。（产品的充气口阀门应处于关闭状态，SF6气瓶阀门应处于关闭状态）（2）微开启SF6气瓶阀门，调整减压阀，有小流量的SF6气体流出，排净空气管路的空气后，连接好SF6充气管路与产品的充气口。（3）微开启产品的充气口阀门，听到有往产品中充入的气体声音时，保持减压阀和充气口阀门的状态（保证充气压差0.02MPa左右），平稳缓慢的将产品SF6压力补充到0.6MPa，一相的充气时间一般3个小时左右。（4）关闭产品充气口的阀门，同时关闭SF6气瓶阀门，观察产品SF6压力变化。（5）将SF6充气管路与产品的充气口恢复为虚连接。如未发现有SF6泄露，则充气过程结束。（6）充气过程结束，将产品充气口阀门的防护盖恢复。

6 下一步工作安排

（1）对其它的同类型开关LW13-550型断路器进行预试，加大排查力度。其二是调研了解其他网省公司带电补气的开展情况，分析关键工艺环节和主要危险点，与停电补气进行对比后确定最佳补气方案。（2）继续研究寻找有效的监测或检测方法，以便于能够提前发现存在缺陷的设备及时处理。因此，除了继续试验超声局放监测方法外，还应进一步研究和了解其它检测手段，如SF6分解物分析等方法。

7 结论

高压断路器是电力系统中重要的电气设备之一，它主要的功能是对线路空载或负载情况进行通断。同时在继电保护作用中承担非常重要的角色，一旦有电气短路故障就得迅速切断故障线路，提高断路器的可靠性对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。

通常对断路器缺陷统计中，发现它主要有以下几方面的缺陷，集中在SF6气体泄漏、断路器部件损坏、断路器拒分、拒合及断路器二次回路、放电等故障，本文通过一起实际案例对断路器放电故障进行分析总结，对实践工作有一定参考意义。

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