帥秀蓮

(松花江航運(yùn)樞紐建設(shè)管理中心)

大頂子山水電站66kV-GIS組合電器的故障分析

帥秀蓮

(松花江航運(yùn)樞紐建設(shè)管理中心)

電站發(fā)生一起66kV-GIS設(shè)備短路事故，針對這次事故的原因進(jìn)行分析總結(jié)，并隨著工作的進(jìn)展提出相應(yīng)的對策。

接觸電阻;突然斷流;水分;氧化;可靠性

1 事件經(jīng)過

2011年2月17日0點(diǎn)23分電站1#主變壓器主保護(hù)動(dòng)作，故障電流37.74 A，“比率縱差”電流40.7 A，后備保護(hù)未動(dòng)作。隨即進(jìn)行現(xiàn)場檢查，變壓器和GIS組合電器等未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，但錄波器記錄了當(dāng)時(shí)的電流電壓的變化情況。

2 設(shè)備參數(shù)及概況

大頂子山水電站1#主變由沈陽變壓器有限責(zé)任公司制造，其額定容量為40 000 kVA，額定電壓比:66±2×2.5%/6.3 kV，額定電流比:349.9/3 665.7 A;高壓側(cè)CT變比400/5;低壓側(cè)CT變比:4 000/5;差流速斷保護(hù)定值25 A。高壓組合電器(GIS)由河南平頂山高壓開關(guān)廠制造，2007年10月投入使用至故障發(fā)生前運(yùn)行一切正常。GIS的額定電壓72.5 kV，額定電流3 500 A。主變高壓側(cè)直接與GIS管線連接。

3 根據(jù)現(xiàn)場條件，做出以下幾項(xiàng)檢查和分析

(1)1#主變保護(hù)檢查試驗(yàn)結(jié)果。動(dòng)作值正確，保護(hù)正常。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，說明故障點(diǎn)應(yīng)在差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)。(2)變壓器油做全項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果合格。(3)檢查GIS組合電器的各段壓力值顯示正常，SF6氣體微水分析檢測結(jié)果:變壓器出口母線段微水含量偏高趨于臨界狀態(tài)，其他的檢測點(diǎn)正常。(4)測變壓器中性點(diǎn)對地電阻(此回路含部分GIS組合電器)。測試結(jié)果:80 MΩ，此值遠(yuǎn)小于安裝時(shí)的實(shí)驗(yàn)值。(5)波形分析:當(dāng)時(shí)故障錄波器共啟動(dòng)3次。

4 結(jié)論

綜上所述，錄波器記錄的B相電流突變，說明B相導(dǎo)體產(chǎn)生了瞬間接地。分析導(dǎo)體產(chǎn)生接地的原因是:連接點(diǎn)接觸不好，使觸頭接觸電阻過大，在電流的作用下產(chǎn)生熱量，溫度持續(xù)上升，破壞絕緣強(qiáng)度，出現(xiàn)了輕微的局部放電，但由于作用時(shí)間很短，沒有形成貫穿的擊穿通道，因此沒有被擊穿。隨著多次的放電使絕緣內(nèi)部損傷越來越厲害，最終導(dǎo)致絕緣被擊穿，發(fā)展到三相短路的過程。通過以上分析判斷故障點(diǎn)在GIS組合電器這段可能性比較大。

當(dāng)拆開變壓器高壓側(cè)出線段時(shí)發(fā)現(xiàn)，此段的第三個(gè)氣室隔板B相的梅花觸頭和導(dǎo)桿已燒斷了，融化點(diǎn)在觸頭的尖部，在間隔板表面有三相短路及B相接地，電弧放電碳化的痕跡;他符合故障錄波器記錄當(dāng)時(shí)電流、電壓變化的過程。另外還發(fā)現(xiàn)其他部位的梅花觸頭和導(dǎo)電桿也發(fā)生了不同程度的氧化。

各觸頭均有不同程度的氧化。

5 觸頭燒壞的原因分析

電氣觸頭過熱的原因很多，我們通過因果圖進(jìn)行分析，以便更快捷的找出原因。如圖1所示。

按著圖中的因素進(jìn)行查證，結(jié)果鎖定了兩個(gè)主要原因，“安裝工藝”和“氧化腐蝕”。

這是GIS組合電器故障點(diǎn)的一段，這段安裝長度為1 527 mm，其中直管長度為1 000 mm，膨脹管段為527 mm。這段可伸縮調(diào)整，在安裝時(shí)為了彌補(bǔ)安裝長度不足時(shí)可以調(diào)整，但調(diào)整范圍不應(yīng)超出膨脹管伸縮的允許值，而且還應(yīng)保證導(dǎo)桿竄動(dòng)間隙應(yīng)在允許范圍之內(nèi)。在安裝過程中忽略了導(dǎo)桿長度，導(dǎo)電桿長度不足，有效接觸面積減少導(dǎo)致了接觸電阻升高是這次事故的主要原因，其次是微水值過高。“SF6氣體中的微水分雖然對SF6氣體本身的絕緣強(qiáng)度影響不大，但水分凝露附著體絕緣器件上時(shí)，會(huì)大大降低這些絕緣器件的閃絡(luò)電壓，另外會(huì)腐蝕金屬部件的表面鍍層，從而加速了觸頭接觸面的受熱氧化，也會(huì)使接觸電阻增加。綜上所述說明在安裝時(shí)存在較大漏洞。

圖1 電氣觸頭燒壞原因分析

6 正確的處理方法

(1)必須嚴(yán)格按照有關(guān)GIS組合電器的技術(shù)規(guī)范和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行實(shí)施。(2)認(rèn)真的制定檢修方案;做好組織措施、技術(shù)措施、標(biāo)準(zhǔn)、工期、流程。(3)根據(jù)被檢修設(shè)備的內(nèi)容，準(zhǔn)備必要的檢修工器具、試驗(yàn)儀器、備件及材料等。(4)細(xì)心的測量相關(guān)設(shè)備的尺寸，計(jì)算出導(dǎo)電桿的實(shí)際長度，確保導(dǎo)電桿的竄動(dòng)間隙在允許范圍之內(nèi)，此次安裝導(dǎo)電桿加長了25 mm。(5)在安裝前要對檢修設(shè)備進(jìn)行清掃，特別注意的是設(shè)備三相短路時(shí)電弧的作用產(chǎn)生大量的有毒的氣體和固體粉末，工作人員必須穿戴防護(hù)用品，氣體回收和固體粉末都要按規(guī)定妥善處理。(6)將動(dòng)觸頭整體分解，清除動(dòng)觸頭表面燒痕及氧化物，檢查觸指彈簧是否退火變形，檢查觸頭與內(nèi)部接觸面有無燒痕及氧化物，更換燒傷的觸指和彈簧，用零號(hào)砂紙打光氧化的導(dǎo)電桿觸頭，最后按工藝標(biāo)準(zhǔn)符合要求。(7)整體復(fù)裝后，要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)。項(xiàng)目包括:動(dòng)、靜觸頭的接觸深度和面積以及接觸電阻。測試電橋要選用直流電流為100 A的電橋，按照隔離開關(guān)接觸電阻的測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

7 結(jié)語

綜上所述，對變電站高壓設(shè)備的過熱處理，決不能掉以輕心，麻痹大意，要以嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的態(tài)度，科學(xué)合理的方法，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的工序，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工藝，認(rèn)真徹底地進(jìn)行檢修處理。

U467

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1008-3383(2012)04-0095-01

2011-11-19

帥秀蓮(1964-)，女，高級工程師，從事航電樞紐水利工程管理工作。