一起開關柜故障引發220kV主變跳閘的故障分析

摘要：本文通過對某220KV變電站開關柜故障情況介紹，分析了事故地點原因，并提出了一些合理化建議。

關鍵詞：跳閘；故障；保護；手段

1、事件概況

2011年5月11日15時，220KV彩云變10KV彩5電容器投運時5彩容1柜故障，彩1022、4彩容1、5彩容1斷路器跳閘。檢查發現5彩容1開關柜CT上部一次引線相間發生三相短路，5彩容1CT二次線燒毀。故障前運行方式：彩1022（CT變比4000/5）帶10kV南母II段運行；4彩容、5彩容（CT變比600/5）均在南母II段運行。

2、繼電保護情況

2.1保護動作情況

經過對現場保護裝置動作報告、故障錄波報告、故障信息系統報告等分析，情況如下：

彩2主變保護A盤后備保護III側過流I段動作，動作時間15：01：17：475，相對動作時間805；二次動作電流30A；

彩2主變保護B盤后備保護III側過流I段動作，動作時間15：01：18：176，相對動作時間805；二次動作電流30A；

4、5彩容保護低電壓動作，動作時間15：01：18；

由此可見，1022動作后，南母II段母線失壓導致電容器隨后動作。

2.2繼電保護動作分析

現場檢查1022、4彩容、5彩容開關，發現5彩容斷路器下端和CT上端頭之間燒焦痕跡嚴重，確定為故障點。其中：主變后備保護III側過流保護范圍為1022CT下端開始到10kV南母II段母線、各條分路，電容器過流保護范圍為CT下端開始。5彩容斷路器下端和CT上端頭有短路，電流明顯增大，二次短路電流最大值30A，由于在電容器電流保護范圍之外且南母II段仍帶電，不滿足電容器保護動作條件，電容器保護不動作，主變后備保護III側電流一段定值10.5A，此時，后備保護III側電流一段動作，1022跳閘，南母II段失壓，4彩容、5彩容低電壓動作。保護動作正確。

3、原因分析

3.1、彩5電容器試驗情況

1、2011年5月10日彩云變彩5電容器保護過流動作，5彩容1開關動作跳閘。檢修人員現場對彩5電容器組進行檢查、試驗發現，因彩5電抗容器圍欄內有小動物進入（貓），造成彩5電容器串聯電抗器A、B相間短路，A、B相間有明顯放電痕跡。

檢修人員對彩5電容器組及電纜進行了例行的檢查試驗，檢查設備除有明顯短路放電痕跡外無其他異常，試驗數據正常，見附件1；彩5電容器組高壓電纜外觀檢查及絕緣均合格。

2、將該次測量結果進行溫度修正后與2009年12月測量結果比較無明顯異常，其他試驗項目數值與2009年12月測量結果比較均正常。

3、5月12日對彩5電容器組各元件及高壓電纜又進行了檢查試驗，各試驗數據與5月10日數據對比無明顯變化，結論正常。

4、通過3次檢查及試驗情況可判斷，因小動物造成的短路發生在A、B相電抗器引線之間，彩5電容器組各元件無損壞及異常，僅對A相電抗器外部造成一定放電痕跡，無影響運行的問題。但5月10日未對5彩容1開關柜內進行試驗。

3.2、5彩容1開關柜檢查情況

1、5月11日，彩云變5彩容1柜故障后，現場檢查發現故障點在開關柜內CT上部一次引線相間發生三相短路，外觀檢查其中B、C相短路痕跡較嚴重，A相為輕微燒傷，本體開關內金屬隔板受電弧熱浪造成變色和輕微變形，開關柜后下部玻璃觀察窗承受壓力釋放破裂，避雷器、零序CT、開關手車等其他元件外觀無明顯異常。

2、5月12日，對5彩容1開關柜內避雷器及CT進行了檢查試驗，試驗發現避雷器工頻放電電壓由原29千伏降低為24千伏，分析為受過電壓造成內部閥片部分擊穿。CT檢查發現三相CT外絕緣均受損。

3、可判斷為因操作過電壓造成CT上部引線處短路并造成避雷器內部故障。

3.3、分析結論

1.從避雷器的試驗結論可分析，系統應產生操作過電壓，操作過電壓的理論數值為最大相電壓的3～4倍，設備出廠時已考慮過電壓的能力，但操作過電壓屬諧振過電壓，振蕩頻率由幾十赫茲到幾千赫茲，并且振蕩波形對設備放電電壓水平有很大影響，并非恒定。

2. 5月10日電容器過流I段動作跳閘，故障電流應大于1400A，該CT額定電流為600A，單從本次跳閘來說不應對CT內外部絕緣造成破壞，但電容器柜屬于長期大負荷運行的設備（正常負荷電流約為440A左右），CT的接線端子較小，不排除長期運行有內、外部發熱的情況，而過流跳閘大電流產生的電動力和熱效應也會對CT的接線端子連、內部絕緣造成影響。

3.根據現場檢查情況，CT內、外部絕緣均已破壞，可判斷該故障起因為CT絕緣內、外絕緣未承受操作過電壓而造成接地后引發CT上部接線端子處三相短路。

4、設備處理方案

事故發生后，對于相關設備，需采取以下措施：對彩5電容器進行檢查及試驗；對5彩容1柜對應上方母線室內下部母線進行熱縮處理；更換5彩容1CT及一次引線、柜內避雷器、開關靜觸頭封閉絕緣罩；5彩容1開關柜金屬隔板進行防腐處理。

5、建議措施：

針對本事故發生的經過及原因分析，應從以下幾個方面預防，避免同樣的事故發生。

（1）完善金屬鎧裝中置柜的母線熱縮工作，加強絕緣。

（2）加強對封閉開關柜的監視，如遙感測溫、手持便攜局放等，同時重視相關設備的驅潮工作。

（3）改造及加高現有運行電容器圍欄，采取防小動物攀爬措施；電容器電抗器母排加熱縮，避免相間短路。

（4）電容器、電抗器等無功設備跳閘后，應增大檢查試驗范圍，對開關柜進行檢修試驗。

參考文獻：

[1]劉衍 張弦，高壓開關柜故障分析及防范措施[J]，江西電力，2013年第6期

[2]淺析10千伏高壓開關柜常見故障處理[J]，價值工程，2011年第28期

作者簡介：

徐金雄，（1984.10-），男，漢族，湖北黃梅人，講師，碩士，主要從事電力系統繼電保護方面教育研究