±800kV換流站750kV交流斷路器擊穿故障分析

宋 強，李 通，馬天龍

（國網甘肅電力檢修公司祁連換流站，甘肅 蘭州 730050）

1 概 述

1.1 故障前運行工況

祁韶直流極1雙閥組、極2單閥組大地回線全壓運行，7622、7623、7631小組濾波器及站用變712B正常運行。12月24日16:36:08，直流功率由1 580 MW上升至2 017 MW的過程中，7641 BP11/13交流濾波器自動投入（當時功率約1 830 MW）。

1.2 故障概述

12月24日16:38:05，Z4 AFP A/B主機報“第四大組濾波器保護 變化量差動跳1母 出現”，第四大組交流濾波器進線開關7581、7582跳開，BP11/13進線開關7641跳開，712B站用變進線開關7645跳開。

故障后，站用電備自投動作，I回運行、III回帶II回運行。

1.3 事件列表

主要事件記錄，如表1所示。

2 故障檢查及原因分析

2.1 故障檢查

2.1.1 外觀檢查

故障發生后，檢查7641濾波器組C相高壓避雷器動作次數11次（A、B相動作次數10次），其他設備無異常現象。

2.1.2 保護動作情況

母線工頻變化量差動保護、BP11/13比率差動保護范圍，分別如圖1、圖2所示。

表1 OWS事件記錄

圖1 母線差動保護范圍

圖2 小組差動保護范圍

查看故障錄波動作報告，顯示#64母C相故障差流最大20 320.61 A，滿足保護啟動值和相關動作條件[1-2]，如圖3所示。

2.1.3 開關SF6分解物測試

開展故障斷路器SF6氣體檢測分析工作，測試微水、分解物了解故障情況，相關測試數據如表2所示。

《Q/GDW1896-2013 SF6氣體分解產物監測技術現場應用導則》[3]檢測指標和評價結果，如表3所示。

圖3 大組整租動作報告

表2 測試數據

2.2 初步分析

7641開關C相間隔對地放電，差動電流達到20 320.61 A，母線工頻變化量差動、小組比率差動速斷動作。

3 斷路器解體檢查

3.1 現場拆卸返廠

2018年1月3日至4日，對斷路器進行拆卸返廠處理。現場在拆解套管過程中發現，大罐內部存在放電痕跡，放電位置位于殼體捕捉器邊緣，靜側屏蔽的對應點位于7點鐘方向，如圖4所示。

表3 SF6氣體分解產物的氣體組分、檢測指標和評價結果

圖4 放電位置示意

3.2 返廠后檢查處理項目

為了尋找放電點，進一步分析放電原因。斷路器返回西開廠家后，對該相斷路器進行了如下檢查：

（1）打開兩端大蓋板，對具體的放電位置進行拍照、記錄，確認大概的放電位置，重點檢查位置：①靜側屏蔽；②動側屏蔽；③絕緣拉桿；④絕緣支撐；⑤大罐內壁；⑥電阻片。

（2）退出滅弧室，對放電位置進行進一步檢查，具體檢查項目見表2祁連換流站滅弧室檢查內容。

（3）進一步拆解滅弧室，繼續檢查零部件外觀，復查關鍵零部件尺寸，特別是罐體下部把口處尺寸、放電的屏蔽罩的尺寸。

（4）對放電分解物進行成份分析，主要對專家組提出的“殼體內壁上的白色物質以及下部蓋板上的殘留物”進行成份分析。

（5）對斷路器操作振動導致屏蔽環偏離軸線可能引起的局部電場增大導致屏蔽對外殼放電的預想，通過軟件進行了模擬計算。

3.3 檢查結果分析

（1）該斷路器的絕緣件均進行耐壓、局放試驗，試驗合格后才進行裝配車間用于產品裝配，且產品出廠時進行了工頻耐壓、局部放電試驗。同時，解體后對絕緣件重新進行工頻耐壓、局放試驗，試驗結果合格，因此本次放電不是由絕緣件引發的。

（2）拆解滅弧室，拆解過程中所有螺栓均處于緊固狀態，零部件的相對位置也沒有發生變化。隨后測量主要零部件的尺寸，特別是重點測量靜側屏蔽環外形尺寸與大罐下部把口處倒圓角尺寸，測量結果均在合格范圍內，可以排除零部件制造原因。

（3）通過對放電分解物的取樣、分析發現，其成份主要為C、F、Fe、S，均為放電后的常規分解物，未發現其他異常物質。

（4）用計算軟件對斷路器進行模擬計算，斷路器在極限情況下依然有足夠的絕緣裕度，可以排除操作震動引起絕緣距離變化的原因[4-5]。

（5）結合該斷路器的實際情況看，應該是異物一直存在于滅弧室內部。由于電場、氣流場的作用，異物在滅弧室內部移動，斷路器帶電運行過程中，異物由低電位移動至高電位，降低了絕緣裕度，引發了產品的放電。

異物的來源，可能有兩個方面，一是車間裝配時帶入，二是現場安裝時帶入。二者相比較，車間清潔度較高，管理較為嚴格，帶入異物的可能性較小；現場安裝時，環境相對較差，風沙等外部因素容易影響現場安裝質量，帶入異物的可能性較大。

4 斷路器維修后安裝帶電

4.1 返廠檢修

對故障斷路器更換燒蝕屏蔽環，并重新打磨罐體燒蝕部位，內外部重新噴砂、噴漆處理。2018年2月3日出廠耐壓合格，出廠試驗（①主回路電阻測量；②機械特性試驗；③金短試驗；④合閘電阻預投入及阻值測量；⑤機械操作試驗，絕緣試驗前進行50次單分單合操作；⑥檢漏，軸封處按照分閘狀態靜置12 h，合閘狀態靜置24 h執行；⑦絕緣試驗；⑧局放試驗）順利通過，5日裝車完成并從西安發貨，2月7日早上7:00抵達祁連站現場。

4.2 現場安裝及試驗

2018年2月7日至10日，由施工單位完成對斷路器的安裝工作及常規試驗；2月11日由電科院完成7641C相斷路器整體對地及斷口間1 min 768kV耐壓試驗，結果合格；20:16:00，按國調令操作750kV #64M交流濾波器母線轉運行，750kV 712B變壓器及66kV低壓無功補償設備轉運行，站用電恢復至正常運行方式。20:20:00，7641交流濾波器投入運行，目前已加強監視。