一起750 kV 隔離開關故障原因分析

馬小林，馬曉娜

（國網青海省電力公司檢修公司變電檢修中心，青海 西寧 810008）

1 概述

2018 年04 月16 日21 時28 分，某750 kV 變電站主控室事故警鈴響，監控后臺機信息窗打出：7512、7522、7532、7552、7562、7570 斷路器跳閘，750 kVⅡ母母線保護RCS-915E、WMH-800A 母差跳閘動作。

2 故障檢查情況

檢查750 kV Ⅱ母所屬設備外觀正常。750 kV Ⅱ母RCS-915E 母線保護信息：變化量差動動作，穩態量差動動作，動作相別為C 相，最大電流有效值為10.94 A，折算故障電流27.35 kA。750 kV Ⅱ母WMH-800A 母線保護信息：差動保護動作，A 相差流為0.005 A，B 相差流為0.006 A，C 相差流為10.637 A，折算故障電流為26.59 kA。

750 kV Ⅱ母及所屬隔離開關氣室壓力、外觀檢查正常。對氣室進行氣體成分測量，75702 隔離開關C相SO2氣體組分超標，值為110.9 μL/L。

3 原因分析

3.1 返廠解體情況

拆除與隔離開關對接的L 型罐體包裝蓋板，隔離開關靜側盆式絕緣子通氣孔位置有黑色痕跡，為隔離開關故障后熱氣流熏蝕造成。拆除隔離開關靜觸頭側裝配，發現隔離開關靜觸頭側屏蔽罩燒蝕較嚴重，屏蔽罩六點鐘方向存在放電燒蝕孔洞，橢圓形，長軸直徑53 mm，短軸直徑43 mm。盆式絕緣子對應邊緣位置被熏黑，靜觸頭側屏蔽罩與隔離開關靜觸頭偏心，按壓靜觸頭側屏蔽罩，靜觸頭側屏蔽罩可輕微晃動。拆解隔離開關靜觸頭裝配，發現導體存在黑色痕跡，其位置與靜側屏蔽罩燒蝕孔洞對應。靜側屏蔽罩通過3個螺栓進行固定，其中靠近燒蝕側2 個螺栓緊固位置有明顯壓痕，遠離燒蝕側1 個螺栓緊固位置壓痕不明顯。盆子固定靜觸頭基座處，有4 個對應螺母緊固位置，其中遠離燒蝕側有明顯噴濺痕跡。拆解隔離開關動側裝配，動觸頭表面存在少量黑點、屏蔽罩表面存在大片黑色痕跡。檢查拆卸的絕緣桿，絕緣桿外表面有部分熏黑痕跡，無貫穿性放電通道。對隔離開關罐體內壁燒蝕部位清理，發現罐體內壁存在放電燒蝕痕跡，燒蝕深度約為4 mm。解體后，整個罐體及相鄰氣室罐體內壁均粘覆白色粉末。

3.2 故障原因分析

放電主路徑為靜觸頭側屏蔽罩對罐體放電，氣體間隙擊穿，引起接地短路故障。根據實際運行工況及設備解體情況分析，造成隔離開關發生放電故障的原因有如下幾種可能。

3.2.1 現場運行條件導致放電

75702 隔離開關從2017 年7 月運行以來，該氣室內水分含量、氣體分解物等均在正常范圍內。故障發生時運行負載平穩，罐體內部溫度相對穩定，隔離開關處于合閘位置，未進行任何操作，當日氣溫為-2～21℃，無極端天氣。因此，可以排除現場運行條件變化造成放電的可能性。

3.2.2 隔離開關結構不合理

表1 工頻峰值耐受電壓電場強度計算

隔離開關零部件極限尺寸公差積累，靜側屏蔽罩最多向一側偏移3.34 mm。計算隔離開關合閘工況靜側屏蔽罩沿徑向偏移5 mm（大于隔離開關靜側屏蔽罩極限偏移尺寸3.34 mm）工況時，高電位施加相電壓峰值耐受電壓罐體施加零電位的電場強度，電場強度計算如表3 所示。

表2 相電壓峰值電壓電場強度計算

表3 相電壓峰值電壓電場強度

通過表1、表2、表3 計算結果可知，800 kV 隔離開關無論在理論尺寸還是極限公差積累的裝配狀態下，施加相電壓峰值耐受電壓，靜側屏蔽罩電場強度計算結果遠小于SF6氣體間隙許用場強值。該800 kV GIS隔離開關內部電場分布合理，結構設計合理。

3.2.3 隔離開關裝配過程現場管控不嚴，引起的裝配質量問題，造成放電

在解體過程中發現靜觸頭側屏蔽罩與隔離開關靜觸頭偏心，屏蔽罩為旋壓件，本身具有一定應力，在隔離開關靜觸頭側屏蔽罩對罐體放電的過程中，靜側屏蔽罩因承受高溫而應力釋放，造成靜觸頭側屏蔽罩反向偏離燒蝕部位[1-2]。

初步分析放電原因是由于靜觸頭側屏蔽罩緊固不到位，屏蔽罩在電場力的作用下存在偏移，電場分布發生改變，相電壓峰值電壓下電場強度上升。同時，屏蔽罩長期在電場力作用下，發生振動摩擦，產生的金屬碎屑跌落，引起薄弱部位發生電場畸變，導致屏蔽罩對罐體放電。圖1 為放電路徑及屏蔽罩應力釋放示意圖。

3.2.4 氣室內部異物造成放電

解體后隔離開關罐體六點鐘方向燒蝕嚴重，燒蝕深度約4 mm，靜側屏蔽罩六點鐘方向燒蝕嚴重，兩者位置相對應，主放電通道應為屏蔽罩對罐體放電，絕緣子表面無放電通道，屬于典型氣體間隙放電，其他部件存在黑色痕跡為電弧灼傷或熱氣流熏蝕造成，不排除存在異物的可能性。

圖1 放電路徑及屏蔽罩應力釋放示意圖

4 相關建議及結論

（1）加強安裝環節施工工藝管控，避免異物進入氣室或絕緣件，引起內部場強畸變，造成設備內部閃絡故障。

（2）嚴格把控設備生產裝配過程中的每個環節，避免再次因為零部件安裝不到位、不牢固等情況的下，因震動摩擦產生的金屬碎屑，引起內部場強畸變，造成設備內部閃絡故障。