一起 220 kV GIS開關故障分析及處理

商小峰，蔡宏飛，李傳才，徐東輝，費 宇，卞寅飛

(國網浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

0 概述

某變電站220 kV母聯開關GIS組合電器型號為ZF11-252(L)，斷路器型號為LW24-252，于2013-01-26投運。

2016-09-13，該220 kV母聯開關在運行中匯控柜“斷路器電機過流，過時報警”光字亮起。運維人員手動復歸后，光字仍亮起，計劃停電檢修。這是該GIS設備投入運行后第2次出現此類型的故障。參照同系列產品相關故障歷史信息，初步判斷為儲能行程開關故障。

1 開關故障處理

2016-09-19，檢修人員到達現場，對220 kV母聯開關進行檢查。檢查發現母聯開關已被切換至分位，開關儲能電源空開已斷開，匯控柜“斷路器電機過流，過時報警”光字已消失。現場合上儲能空開，就地對開關進行分合操作，“斷路器電機過流，過時報警”光字不再亮起，開關操作正常。釋放儲能后，對開關機構進行切換檢查，發現儲能行程開關切換正常；對其細節檢查發現行程開關常開接點2根接線距離較近，并且其接線與機構傳動連桿也較近，有觸碰的風險。儲能行程開關接線細節如圖1所示。

檢修人員對接線接點位置進行調整，增大2個接點之間的距離，并且對接線進行重新綁扎，使其盡可能遠離機構傳動連桿。故障處理后接線如圖2所示。

2 故障原因分析

結合現場對行程開關的檢查，分析告警光字先出現且無法復歸、后又消失的情況，初步認為此次故障是由儲能行程開關的接點短時間短路后又恢復所致。

圖1 儲能行程開關接線細節

圖2 故障處理后接線

(1) 儲能行程開關不適宜在長期潮濕環境中工作，接點距離近，短路風險高。母聯開關機構采用的行程開關為OMRON生產的X-10GM2-B反向動作滾珠擺桿型微動開關，該款開關采用緊湊型設計，常開接點中心距離為2 cm，邊沿最短距離為1.2 cm；接線采用螺釘緊固端子(帶內齒彈簧墊圈)搭接，接線端部裸露。經測量，其實際絕緣距離小于1 cm。依照OMRON提供的使用指導手冊，該微動開關的使用環境濕度為(85±5)% RH。在高溫潮濕的環境中使用此開關，接點短路的風險很高；長時間在上述環境中使用此開關，容易導致接點接觸不良和腐蝕引起的破損等功能性障礙。

(2) 故障發生在臺風季節，機構箱內潮氣較重，容易誘發接點短路。該變電站位于浙江東北部，長江三角洲杭嘉湖平原腹地，江、海、湖、河交匯之處。該地區屬亞熱帶季風區，年平均氣溫在15.4—16.4 ℃，日照時數常年為2 007—2 179 h。多年平均年降水量為1 193.2 mm，但分布不均，時序上呈“雙峰型”特點：5—6月梅雨集中，常常發生洪澇；8—9月常有臺風和極峰大雨。

該GIS操作機構的密封性不好，沒有有效的防進水措施，在大風大雨情況下容易出現箱體積水。檢查母分開關三相機構箱，發現C相箱體積水。

(3) 機構箱內沒有常投加熱裝置，箱體內濕度大，箱體內設備長期處于潮濕的工作環境中，導致箱體內特別是各線束上霉點較多。檢查機構箱中的加熱器，該批次GIS設備中的加熱器由溫濕度控制器控制，實際運行中未投入，所以才導致箱體內濕度較大。

3 缺陷影響及風險

“斷路器電機過流，過時報警”屬于該批次設備出現的典型性故障，暴露了此類GIS開關機構在行程開關、箱體密封性以及主動防潮等3方面的缺陷。長此以往，將可能導致更加嚴重的情況發生。

(1) 該類行程開關在高濕度環境中運行，易導致接點狀態與實際儲能位置不符，使“斷路器電機過流，過時報警”情況再次出現。同批次產品都采用該款行程開關，在高濕度運行環境下容易導致接線位置短路或內部接點腐蝕，使開關無法正常分合操作，再次出現“斷路器電機過流，過時報警”。

(2) 開關機構內其他接點因受潮短路，導致開關誤動。線束上布滿霉點是機構內各接點存在受潮短路風險的前兆，隨著時間的推移，會影響回路中接點的狀態，嚴重的可致開關誤動。

(3) 機構箱有滲水風險，若內部長期積水或受潮，易導致箱體銹蝕，使箱體密封性下降。實際運行情況暴露了該類型GIS開關機構箱抗風雨能力差的缺點，在多雨天氣容易有滲水。同時，機構箱體材料耐腐蝕較差，長期在潮濕環境中會加速材料老化，最終導致穿孔，形成惡性循環。

4 處理措施

(1) 更改該批次行程開關接線方式或更換行程開關。參照此次消缺方法，更改同批次開關機構內的行程開關接線方式，增大接點距離，可有效降低短路風險。同時，對于已受潮的行程開關，在檢修條件允許的情況下應進行更換。

(2) 將由溫濕度控制器控制的加熱器更改為低功率常投加熱器。因本地區降水量豐富，四季空氣潮濕，導致機構箱積水和受潮風險都較高，應將同批次開關機構內的加熱器更換為低功率常投加熱器，以防止機構受潮。

(3) 加強雨水密集時段巡視，做好積水排除工作。本地區降雨量在時序上呈“雙峰型”特點，運維部門應加強梅雨季節和臺風季節的巡視工作，防止箱體積水，并保障加熱器的正常運行。

(4) 針對該廠家該類型GIS開關機構箱易進水、受潮風險高的情況，建議在全省范圍內進行機構排查工作，重點檢查機構箱防進水設計問題和加熱器投運情況，并進行改進。

參考文獻：

1 韓玉停．110 kV GIS設備故障原因分析[J].電力安全技術，2011，13(9)：32-33.