10 kV線路隔離開關掉閘故障分析

綦 沖，郭培倫，李洪福，紀明明

(國網山東省電力公司平度市供電公司，山東 平度 266700)

10 kV配電線路中，隔離開關作為停電時的明顯斷開點，一般與線路開關配合使用，起到隔離電源的作用。若隔離開關發生故障掉閘，則會造成線路缺相運行或沖擊上級開關造成線路停電，影響供電質量和用電安全，給供電企業造成不良社會影響和經濟損失。

1 故障情況

2021年1月2日9:20，覆蓋山東全境的大寒潮來襲，氣溫低至－8℃，10 kV某線路發生開關過流跳閘，巡線發現下一級開關的隔離開關C相刀閘掉閘。在巡線過程中線路出現異響，未發現其他異常情況，將隔離開關刀閘恢復送電。當夜共計發生3次同相同位置掉閘故障，因大風寒潮天氣狀況惡劣，于次日進行故障處理。1月3日，故障后巡線中發現該隔離開關所在耐張擔嚴重拉彎變形，在中間螺栓處發生角鐵開裂開裂橫擔如圖1所示。C相隔離開關呈即將掉閘狀態，開關另一側耐張擔也發生拉彎變形，隔離刀閘未掉閘，故障現場如圖2所示。

圖1 開裂橫擔

圖2 故障現場

圖2 消諧前后錄波圖

2 掉閘故障原因分析

該線路全線采用絕緣化導線，主線路導線采用JKLGYJ-10 kV-240/30型絕緣鋼芯鋁絞線，故障所在直線段導線排列方式為單回路三角形排列，耐張桿處為水平排列，該故障隔離開關位于單回路線路開關電源側耐張桿上。

經調查，本耐張段在2020年10月施工完畢，收線過程中，施工人員未按設計弧垂數據進行觀測和調整，擔心弧垂過大影響驗收而有意將導線收得較緊。該隔離開關C相之前曾發生過2次掉閘故障，因未查出故障原因，誤判是該刀閘質量問題。1月3日凌晨，氣溫降至－11℃，絕緣鋼芯鋁絞線進一步收縮，致使∠75×8×2000耐張擔承受水平拉力產生變形最終開裂。

該處隔離開關C相累計發生5次掉閘故障，其余兩相未發生掉閘故障。故障頻次與氣溫有密切關系，低溫時掉閘故障暴增。依據現場情況，判斷是該耐張段收線弧垂過小，其中C相弧垂最小，在三相弧垂不一致的情況下，C相導線冷縮后水平應力最大，最終將耐張橫擔拉斷，并將部分應力經尾線傳導至隔離開關靜觸頭。弧垂過小是拉斷耐張橫擔的根本原因。對隔離開關受力掉閘而言是重要誘因，卻非根本原因。

C相導線末端尾線與該隔離開關的靜觸頭相連接，由于該尾線在螺栓型耐張線夾與靜觸頭之間部分長度裕度過小，耐張線夾前導線冷縮產生的水平應力通過螺栓型耐張線夾傳導到尾線，并與尾線水平應力疊加，將隔離開關的靜觸頭向外牽引，引發隔離開關受力掉閘。同為邊相的A相刀閘即使在導線冷縮最嚴重的情況下也未發生受力掉閘，說明尾線長度裕度過小是隔離開關受力掉閘的主要原因，是根本原因。

橫擔斷裂原因分析：斷裂橫擔型號為∠75×8×2000，依據應力計算，該型號合格橫擔不應斷裂，推斷該橫擔有質量問題。

3 掉閘故障處理措施

停電后，采用升降車進行高空作業，松線后更換變形耐張橫擔。鑒于橫擔質量存疑，將變形橫擔換為其他廠家橫擔；在耐張擔懸垂前加掛兩片懸垂；根據現場實時溫度、線路檔距、導線型號等參數，計算出弧垂后重新收線；安裝調試隔離開關，確保與隔離開關靜觸頭連接的導線尾線裕度充分；檢查全線隔離開關，處理弧垂過緊和隔離開關掉閘等類似情況共計3處。

恢復送電后，經1月6日開始的創記錄的－18℃低溫期檢驗，該線路隔離開關運行無異常，未發生掉閘故障。

4 暴露問題

施工人員收線過緊，與隔離開關連接的尾線長度裕度過小，是造成掉閘質量事件的根本原因。

線路工程質量管控不力，是造成本次質量事件的重要原因。對供貨橫擔等材料的檢測能力不足。

5 掉閘故障預防措施和建議

為防止此類隔離開關掉閘故障，在10 kV線路和隔離開關安裝時應確保滿足如下條件：

確保在極低溫情況下與隔離開關連接的尾線長度有充足的裕度，不致使隔離開關觸頭產生向外位移。

弧垂的誤差不應超過設計弧垂的±5%。同檔內各相導線弧垂宜一致，導線弧垂相差不應大于50 mm。

對施工單位進行質量培訓，杜絕在施工過程中發生安裝質量問題。建議加強物料檢測管理，做到物料先檢測后進場。加強工程質量監管，嚴格履行工程質量驗收，確保工程零缺陷移交。