一起组合电器隔离开关事故的原因分析

朱锋崔少蕾孙鹏罗荣钧

(1.淄博供电公司,山东淄博 255100;2.淄博市技师学院,山东淄博 255100)

一起组合电器隔离开关事故的原因分析

朱锋1崔少蕾2孙鹏1罗荣钧1

(1.淄博供电公司,山东淄博 255100;2.淄博市技师学院,山东淄博 255100)

介绍了一起组合电器事故,叙述了事故的发展过程,通过对故障设备的外观、内部检查以及相关数据测量,分析得出了故障原因为隔离开关的动触头行程不到位导致GIS故障。为保证组合电器安全运行,应加强反措的执行和设备状态监测。

组合电器事故分析

SF6封闭式组合电器即GIS(GasInsulatedSwitchgear)，是以气体为绝缘介质的开关设备，也可以称为“高压全封闭组合电器”，电器元件由断路器、隔离开关、接地开关、CT、PT、避雷器、母线、套管、电缆终端等，采用积木式结构组合在一起，并全部封闭在金属外壳内，壳内充以一定压力的SF6气体作为相间及对地的绝缘，GIS的体积可以做的很小，有效地缩小占地面积，在近年城市电网建设中被广泛采用[1]。但是GIS设备在制造、装备以及运行过程中，内部可能产生一些缺陷，特别是当GIS发生故障时，处理难度较大，恢复供电慢，为GIS组合电器的使用带来了隐患。作者结合一起110kVGIS设备隔离开关动触头行程不到位引起的事故进行分析，其事故的过程、原因分析值得重视和借鉴。

1 故障情况

2014年X月X日0:18:15，某变电站110kV2母线差动保护动作，接在110kV2母线上的线路116开关、线路114开关、2号主变110kV侧102开关跳闸，110kV2母线失电。

该厂GIS设备为2009年5月投运，接线形式为双母线接线。根据故障录波图显示，114间隔由B相对地短路，发展为BC相对地短路，最后为ABC三相对地短路，短路前114间隔隔离开关状态为1母线隔离开关(114-1)分闸、2母线隔离开关(114-2)合闸。

2 故障检查

2.1 110kVGIS设备现场检查及试验情况

技术人员使用SF6气体综合测试仪对所有气室进行气体组分测试，结果显示:114-1隔离开关气室分解物中硫化物(SOF2+SO2)含量为40.2μL/L，114-2隔离开关气室分解物中硫化物(SOF2+SO2)含量为80.3μL/L，均不合格，其他气室均正常，小于2μL/L。

2.2 GIS设备返厂开盖检查情况

对三相故障短路点检查，发现三相放电痕迹明显，其中B相水平绝缘子靠近筒体侧有大片烧蚀痕迹，B相静触头烧蚀严重，触指与屏蔽罩已熔为一体，烧融的金属熔化物流至触座根部。

A相静触头的弧触头烧蚀变形，一瓣残留动触头内部，整圈触指(27片)与动触头无接触痕迹。C相静触头完好无烧蚀痕迹，仅9片触指上有与动触头接触的痕迹，绝缘垫偏向右下方且偏心严重。

A相动触头外表面无烧蚀痕迹，A相动触头内残留的弧触头瓣距动触头下端面尺寸为19mm，擦拭B相绝缘拉杆后检查发现绝缘拉杆无击穿点，中间部位被熏黑，B相动触头与铜钨触头结合部位烧蚀融化，C相动触头完好。

3 故障原因分析

3.1 隔离开关动触头行程情况

厂家设计隔离开关动静触头合闸状态下动触头与动端触指接触线距动触头端面为132mm。故障后解体测量隔离开关动触头与动端触指接触线距动触头端面距离:A、B相114mm，C相115mm。

3.2 出厂试验结果

核查开关厂出厂试验该间隔的试验记录如下:动触头行程要求值为120±5mm，检验值为116.5mm;超程要求值为34±5mm，A、B、C三相的检验值分别为:31.8mm、30.4mm、31.8mm。从以上数据可知，故障隔离开关行程接近下限115mm。

3.3 整个故障的发展过程及原因分析

A相静触头的弧触头插入动触头20mm左右，动触头与静触指不接触，长期带电运行完全靠弧触头通流，导致发热将弧触头烧毁并有一瓣弧触头熔焊在动触头内部。

B相动、静触头烧蚀严重，静触头的触指、屏蔽罩已经烧蚀成一体，判断B相动触头与静触指不接触，仅弧触头接触通流，因长期带电运行发热最终导致弧触头完全熔化;A相弧触头的烧蚀状态应与B相静触头烧蚀的早期状态相同。因三相同期性、对中性因素的影响，最终致使B相最早发生烧蚀。

C相装配对中不良，造成动触头仅与1/3的瓣形触指(9片)接触，接触部位位于瓣形触指右上部，由于偏心严重导致动触头不能合闸到底;同时，9片触指和弧触头的同时接触满足正常运行电流500A左右的通流要求，因此C相动、静触头无烧损。

4 事故的处理措施及处理后的运行情况

(1)114-2隔离开关更换。进行隔离开关机构试验调整，检查隔离开关三相同期性。对GIS隔离开关进行机械特性试验，重新测量行程、超程，并与新设备的出厂试验数据进行对比。对隔离开关接触电阻、绝缘电阻进行测量，将测量值与投产时的值进行对比基本无变化。(2)SF6密度表的改造。110kV114-1与-2隔离开关气室为两个独立的气室，但是生产厂家通过一根连管将两个气室连在一起并使用了1块SF6密度表，致使原本-2隔离开关气室故障的硫化物传递至-1气室，扩大了故障损坏设备的范围，按照国家电网公司反措要求对独立气室进行单独SF6密度表的改造。对回充SF6气体后的压力、水分检测。(3)恢复送电后，定期对设备进行超高频局放测试、红外测温等带电检测项目，目前设备运行良好。

5 结语

(1)通过对故障时保护动作、解体检查情况、安装工位图和出厂试验的综合分析认为，本次故障的直接原因为动触头行程不到位，长期运行发热造成动触头及静触头触指烧损，熔融的金属液滴落至绝缘子上，造成B相对地短路，最终发展成为三相短路故障。根本原因为C相动触头与静触指先于A、B相接触，且长时间运行后C相静触座绝缘垫松动，严重偏心，导致动触头撞击绝缘垫造成三相动触头行程偏小。(2)GIS采用金属全封闭结构，无法对运行中的GIS内部情况进行直接的监测或检查，GIS内部一旦发生故障，引起的事故往往比较严重，损失很大，所以必须对GIS加强超声波或特高频局部放电的在线监测和带电检测，提早发现和处理缺陷[2-4]。(3)在设备的日常维护检修中需加强超高频局放测试、SF6气体组分测试、红外测温等带电检测项目的应用，对此类产品建立详细的气体组分台账、超高频图谱库，及时把握在运设备运行指标变化，及早发现隐患，认定缺陷位置，及时处理，将事故消灭在萌芽状态。

[1]梁之林,朱大铭,张英杰,于全福.两起GIS组合电器事故原因分析及建议[J].电力设备,2007,8(7):64-65.

[2]唐炬,朱伟,孙才新等.GIS 局部放电的超高频检测[J].高电压技术, 2003,29(12):22-23.