某220千伏变电站220千伏母联隔离开关故障分析

邹明翰 缪芸

摘要：运维人员在某220kV变电站母联2610开关转冷备用过程中分开26101刀闸时发生刀闸卡涩刀口放电，一段时间后2610间隔流变B相头部发生爆炸导致220kV母差保护动作。本文通过对隔离开关返厂解体分析查找设备问题，从设备质量、检修策略、人员技能等方面深入剖析事故原因，制定设备反事故措施、设备检修策略及人员技能提升等措施，切实预防故障再次发生。

关键词：倒闸操作;隔离开关;反事故措施

1 故障经过

2020年9月16日20时48分，运维人员在220kV某变电站母联2610开关转冷备用过程中，分开26101刀闸时，刀闸出现卡涩现象，B、C相动静触头分开10厘米左右停止传动，刀口有放电现象。运维人员随即对电机电源、二次回路等进行相关检查，并于刀闸机构箱处尝试进行电动和手动分合，电动分合失败，手动分合时手动摇把插口有闭锁挡板，无法进行手动操作。21时12分，运维人员现场拍摄完放电视频后从操作现场返回控制室，随即向省调汇报相关情况。21时20分，现场运維人员根据调度要求通知检修人员对现场缺陷情况进行评估处理，同时，密切观察放电情况并做好操作准备。

21时49分，220kV母联2610间隔流变B相头部发生爆炸，220kV母差保护I母差动动作、II母差动出口，跳开220kV母线所有开关;故障相为B相，2610母联开关故障电流为11.9kA。

2 隔离开关基本情况

该变电站26101隔离开关为阿尔斯通隔离开关厂生产的SPOT-252型设备，出厂日期为2008年2月，投运日期为2008年9月28日。

3 解体检查情况

故障发生后，运维、检修人员前往无锡阿尔斯通开展26101隔离开关解体分析检查。

3.1 外观检查

动臂及静触头各部件未见明显缺损;动、静触头及周围框架件有明显烧蚀迹象，触头表面氧化发黑;均压罩及导电软连接完整;齿轮轴套、驱动拐臂闷头销等部件组装未见异常;动臂外部未见螺丝松动，动臂底部调节螺母有1～2螺纹的间隙。

外观检查发现动静触头有氧化脏污痕迹，导致表面润滑度降低，将会带来额外的分闸阻力;调节螺母存在间隙将会导致机构传动存在空程，造成三相分合闸不同期[1]。

3.2 故障现场模拟

将故障相动触臂、静触头及机构箱安装于模拟测试架上，通过操作调整尝试复现故障现象。

在保证触头左右对中的前提下，调整底框处调节螺母，合闸时动触头与静触头的接触点位于上触头斜面中间位置，动臂能够顺利电动分合闸。调整调节螺母，使动触头与静触头合闸接触位置升高。合闸位置2分闸时分闸阻力变大，触头部位发出明显的摩擦声。合闸位置3分闸时出现拒分现象，操作机构过载保护。

通过模拟实验发现，隔离开关动触头相对静触头位置偏高时会出现电动操作拒分现象。

3.3 解体检查分析

进一步对动静触头进行解体检查，发现静触头上侧及右下侧滚轮被压紧，不能滚动。该滚轮位于静触头两侧，在分闸过程中，动触头与滚轮接触，起导向作用。

该滚轮（RU-0225），与滚轮安装板（SU-5476）和支撑管（TU-3680-01）组装后，设计尺寸上有1mm的滚动间隙，可以滚动。

进一步对以上零部件尺寸检查后发现，滚轮安装板（SU-5476）整体厚度为37mm，超出图纸要求的36mm，在滚轮、固定螺母螺栓等尺寸全部符合图纸要求的情况下，导致静触头滚轮与滚轮安装板几乎没有间隙，造成滚轮卡涩无法滚动。

检查动触臂齿轮箱内齿轮齿条完整，齿条滚轮表面有轻微磕碰痕迹，可能为组装时与齿条限位螺丝接触造成。

螺杆上的助力弹簧预紧螺母位置正确，助力弹簧工作弹力偏低，49.79（kg），参考值：52（kg）。

动静触头解体发现，静触头导向滚轮因生产工艺尺寸偏差导致卡滞无法转动，造成分闸时动触头与滚轮的接触由阻力较小的滚动摩擦变为阻力较大的滑动摩擦，同时由于在分闸过程中该滚轮会对与之接触的动触头产生下压阻力，在滚轮无法滚动的情况下可能造成动触头卡涩无法分闸。助力弹簧是帮助隔离开关分闸的压簧，在分闸状态时弹簧为自然状态，合闸时传动连杆限位模块压缩弹簧，分闸时弹簧复原弹力帮助机构分闸。助力弹簧弹力降低一定程度上将会导致分闸力矩输出不足，但该弹簧变化值在产品设计范围内（52kg+、-6%），厂家认为合格。

4 原因分析

结合26101隔离开关现场检查和返厂解体分析判断，26101隔离开关静触头内导向滚轮因生产工艺问题导致无法滚动，分闸过程中压迫动触头导致机构卡滞。同时因安装调试质量问题，动触头侧瓷瓶因基座固定螺栓松动，导致分闸时向动触臂侧倾斜，造成动触头相对静触头位置偏高，进一步加大动触头分闸阻力，加上动静触头间氧化层摩擦阻力等因素，最终造成操作机构电机过热保护动作，导致26101隔离开关电动操作拒分。除安装调试因素外，静触头侧支柱瓷瓶基础沉降也可能会造成动触头相对静触头位置偏高，后续将持续做好某变电站内沉降观测工作。

5 结语

一是针对SPO静触头导向滚轮卡滞隐患开展同批次产品隐患排查，同时结合停电检修做好相同结构静触头导向滚轮滚动情况检查，杜绝滚轮卡滞隐患。根据出厂时间初步排查同批次产品24组，计划对该变电站隔离开关开展集中隐患治理。对同批次隔离开关开展检查性操作，核查动、静触头是否存在位置偏差。

二是加强设备入网质量管控。依据五通验收细则认真开展隔离开关验收把关，重点做好动静触头接触位置、三相同期、连接螺栓紧固、回路电阻测量等关键工艺工序验收，切实提升隔离开关入网质量。

三是户外敞开式隔离开关应按周期开展差异化检修，第二个检修周期起执行周期大修。即运行7～9年，除例行小修外，还应对机构内继电器、辅助开关、按钮、柜门密封条等易损件进行更换。运行13～15年，除例行小修及更换易损件外，还应考虑对隔离开关主导电回路相关导电臂、动静触头等进行轮换式检修或更换。结合检修还应做好铜铝过渡线夹更换、打磨导电接触面、涂抹合格导电脂并紧固等关键工序，同时规范开展回路电阻测试，做好检测数据的比对分析和保存。

参考文献：

[1]潘卫锋。真空断路器三相触头分合闸不同期造成电动机微机保护动作[J]。电世界2004（3）。