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  • 頭條一起220kV斷路器斷口絕緣擊穿故障的分析
    2021-01-29 作者:李遵守 周開(kāi)峰  |  來(lái)源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)作者介紹了一起220kV斷路器重燃導(dǎo)致內(nèi)部損壞的故障。通過(guò)對(duì)其外觀及解體檢查,得出造成本次斷路器損壞的原因?yàn)槔讚簟楸WC斷路器穩(wěn)定運(yùn)行,提出應(yīng)加強(qiáng)對(duì)一次設(shè)備的檢測(cè)、提高設(shè)備耐雷水平、在出線間隔入口處裝設(shè)金屬氧化物避雷器、安裝線路避雷器等措施。

    2010年8月,某220kV線路A相故障,220kV站213斷路器保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi)A相斷路器,重合閘未動(dòng)作。A相跳開(kāi)后156ms重新出現(xiàn)故障電流,持續(xù)時(shí)間約12ms,兩套保護(hù)分別發(fā)三跳、永跳令,跳開(kāi)三相斷路器。

    故障發(fā)生時(shí),該地區(qū)為雷雨天氣,閃電頻繁。現(xiàn)場(chǎng)無(wú)任何檢修工作,無(wú)倒閘操作,斷路器運(yùn)行正常。斷路器自投運(yùn)以來(lái)各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格,未發(fā)生過(guò)任何故障及缺陷。

    1 繼電保護(hù)動(dòng)作信息

    • 0ms 線路A相故障,213側(cè)故障電流最大有效值為26kA;
    • 15ms 線路兩側(cè)RCS931BM保護(hù)差動(dòng)動(dòng)作;
    • 25ms 線路兩側(cè)PSL603GC保護(hù)差動(dòng)動(dòng)作;
    • 48ms 213斷路器A相滅弧,A相斷路器成功切除故障電流;
    • 204ms 213斷路器A相再次出現(xiàn)故障電流,最大有效值為18kA(據(jù)錄波圖顯示);
    • 223ms 213斷路器RCS931BM保護(hù)非全相故障 三跳(在跳閘邏輯中);
    • 252ms 213斷路器A相故障電流消失(據(jù)錄波圖顯示);

    通過(guò)錄波圖分析,保護(hù)裝置動(dòng)作正確,213斷路器A相跳開(kāi)156ms后重新出現(xiàn)故障電流(持續(xù)時(shí)間約12ms),致使保護(hù)分別發(fā)三跳、永跳令,斷路器單相故障也未重合。

    2 故障情況檢查

    針對(duì)斷路器A相跳開(kāi)156ms后重新出現(xiàn)故障電流這一不明原因現(xiàn)象,工作人員制定了檢查方案,進(jìn)行了一系列深入檢查。

    2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查

    專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn),33#耐張塔A相引流線懸垂合成絕緣子、32#直線塔A相懸垂合成絕緣子(雙串)有雷擊放電痕跡。

    對(duì)213斷路器進(jìn)行氣體分解物試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)A相硫化氫含量111.2微升/升,二氧化硫含量35.5微升/升,氣體分解物嚴(yán)重超標(biāo),測(cè)試過(guò)程中工作人員聞到有臭味。B、C兩相硫化氫和二氧化硫含量均為零,未檢出分解物。斷路器三相SF6氣體含水量符合標(biāo)準(zhǔn)要求,外觀檢查無(wú)異常。

    2.2 斷路器解體檢查

    將斷路器返廠解體后發(fā)現(xiàn),斷路器滅弧室內(nèi)有大量白色粉末,如圖1所示。

    一起220kV斷路器斷口絕緣擊穿故障的分析

    圖1 解體后的斷路器滅弧室

    滅弧室灼燒痕跡如圖2所示。

    一起220kV斷路器斷口絕緣擊穿故障的分析

    圖2 滅弧室內(nèi)灼燒痕跡

    3 原因分析

    故障斷路器為蘇州AREVA高壓電氣有限公司產(chǎn)品,型號(hào)為GL314-252。該斷路器自2007年11月投運(yùn)后,預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格,未進(jìn)行過(guò)補(bǔ)氣,未發(fā)生過(guò)任何缺陷。根據(jù)錄波圖及氣體分解物測(cè)試結(jié)果分析推斷,故障發(fā)生過(guò)程如下:

    3.1 第一次出現(xiàn)故障電流

    根據(jù)錄波圖及線路查線結(jié)果分析,線路33#(距故障斷路器近)塔遭受雷擊造成絕緣子表面閃絡(luò),故障電流為26kA,持續(xù)時(shí)間50ms,斷路器成功切除故障電流。

    3.2 第二次出現(xiàn)故障電流

    A相故障切除后約156ms(此時(shí)未達(dá)到重合閘0.8S動(dòng)作出口時(shí)間,A相斷路器處于斷開(kāi)狀態(tài)),32#塔遭受第二次雷擊,上端金屬件對(duì)下端均壓環(huán)直接擊穿,同時(shí)造成斷路器斷口擊穿,重新產(chǎn)生故障電流,兩套保護(hù)分別三跳、永跳出口,跳開(kāi)三相斷路器。由于合成絕緣子具有自恢復(fù)特性,而且絕緣子表面沒(méi)有形成閃絡(luò),故障點(diǎn)電弧自行熄滅。

    3.3 雷電定位系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)

    故障發(fā)生當(dāng)晚為雷雨天氣,故障發(fā)生時(shí)段1分鐘內(nèi)雷電定位系統(tǒng)顯示31-32#桿塔落雷1次,雷電流幅值為53.9KA,并有反擊1次。現(xiàn)場(chǎng)查線在32#、33#塔各發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)1處。

    4 結(jié)論及建議

    從以上分析結(jié)果綜合來(lái)看,線路在第一次發(fā)生雷擊時(shí),斷路器成功切除故障,約156ms后遭受第二次雷擊,在未到達(dá)重合閘動(dòng)作時(shí)間(0.8S)前,斷口遭到擊穿,重新產(chǎn)生故障電流,保護(hù)動(dòng)作三跳、永跳出口,跳開(kāi)三相斷路器。雷擊是造成本次斷路器損壞的原因。

    措施及建議:

    (1)線路故障跳閘后,專業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)故障數(shù)據(jù)、錄波圖等資料的分析,當(dāng)發(fā)現(xiàn)原因不明現(xiàn)象或異常波形圖時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)一次設(shè)備的檢測(cè),避免留下隱患。

    (2)對(duì)于220kVSF6斷路器雷電沖擊和工頻耐壓型式試驗(yàn),設(shè)備生產(chǎn)廠家有必要考慮斷路器在分位時(shí)斷口承受雷電波和工頻電壓作用的極端情況,提高耐雷水平。

    (3)對(duì)已發(fā)生過(guò)雷電波侵入造成斷路器等設(shè)備損壞的變電站,應(yīng)在出線間隔入口處裝設(shè)金屬氧化物避雷器。

    (4)應(yīng)密切關(guān)注氣候變化,定期對(duì)設(shè)備運(yùn)行地區(qū)平均雷暴日數(shù)和平均落雷密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),位于多雷區(qū)且多次發(fā)生雷擊跳閘的線路,在常規(guī)防雷措施不佳的情況下應(yīng)安裝線路避雷器。

    (編自《電氣技術(shù)》,作者為李遵守、周開(kāi)峰。)

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