一起220kV断路器断口绝缘击穿故障分析
2011-04-27李遵守周开峰
李遵守 周开峰
（保定供电公司，河北 保定 071000）
2010年8月，某220kV线路A相故障，220kV站213断路器保护动作，跳开A相断路器，重合闸未动作。A相跳开后 156ms重新出现故障电流，持续时间约12ms，两套保护分别发三跳、永跳令，跳开三相断路器。
故障发生时，该地区为雷雨天气，闪电频繁。现场无任何检修工作，无倒闸操作，断路器运行正常。断路器自投运以来各项试验数据合格，未发生过任何故障及缺陷。
1 继电保护动作信息
0ms 线路 A相故障，213侧故障电流最大有效值为26kA。
15ms 线路两侧RCS931BM保护差动动作。
25ms 线路两侧PSL603GC保护差动动作。
48ms 213断路器A相灭弧，A相断路器成功切除故障电流。
204ms 213断路器 A相再次出现故障电流，最大有效值为18kA（据录波图显示）。
223ms 213断路器RCS931BM保护非全相故障 三跳（在跳闸逻辑中）。
252ms 213断路器 A相故障电流消失（据录波图显示）。
通过录波图分析，保护装置动作正确，213断路器A相跳开156ms后重新出现故障电流（持续时间约 12ms），致使保护分别发三跳、永跳令，断路器单相故障也未重合。
2 故障情况检查
针对断路器A相跳开156ms后重新出现故障电流这一不明原因现象，工作人员制定了检查方案，进行了一系列深入检查。
2.1 现场检查
专业人员现场检查发现，33#耐张塔 A相引流线悬垂合成绝缘子、32#直线塔 A相悬垂合成绝缘子（双串）有雷击放电痕迹。
对213断路器进行气体分解物试验，发现A相硫化氢含量111.2µL/L，二氧化硫含量35.5µL/L，气体分解物严重超标，测试过程中工作人员闻到有臭味。B、C两相硫化氢和二氧化硫含量均为零，未检出分解物。断路器三相 SF6气体含水量符合标准要求，外观检查无异常。
2.2 断路器解体检查
将断路器返厂解体后发现，断路器灭弧室内有大量白色粉末，如图1所示。
图1 解体后的断路器灭弧室
灭弧室灼烧痕迹如图2所示。
图2 灭弧室内灼烧痕迹
3 原因分析
故障断路器为苏州 AREVA高压电气有限公司产品，型号为 GL314-252。该断路器自 2007年 11月投运后，预防性试验数据合格，未进行过补气，未发生过任何缺陷。根据录波图及气体分解物测试结果分析推断，故障发生过程如下。
3.1 第一次出现故障电流
根据录波图及线路查线结果分析，线路33#（距故障断路器近）塔遭受雷击造成绝缘子表面闪络，故障电流为 26kA，持续时间 50ms，断路器成功切除故障电流。
3.2 第二次出现故障电流
A相故障切除后约 156ms（此时未达到重合闸0.8s动作出口时间，A相断路器处于断开状态），32#塔遭受第二次雷击，上端金属件对下端均压环直接击穿，同时造成断路器断口击穿，重新产生故障电流，两套保护分别三跳、永跳出口，跳开三相断路器。由于合成绝缘子具有自恢复特性，而且绝缘子表面没有形成闪络，故障点电弧自行熄灭。
3.3 雷电定位系统显示数据
故障发生当晚为雷雨天气，故障发生时段1分钟内雷电定位系统显示 31-32＃杆塔落雷 1次，雷电流幅值为53.9kA，并有反击1次。现场查线在32#、33#塔各发现故障点1处。
4 结论
从以上分析结果综合来看，线路在第一次发生雷击时，断路器成功切除故障，约156ms后遭受第二次雷击，在未到达重合闸动作时间（0.8s）前，断口遭到击穿，重新产生故障电流，保护动作三跳、永跳出口，跳开三相断路器。雷击是造成本次断路器损坏的原因。
措施及建议：
1）线路故障跳闸后，专业人员应加强对故障数据、录波图等资料的分析，当发现原因不明现象或异常波形图时，应加强对一次设备的检测，避免留下隐患。
2）对于220kVSF6断路器雷电冲击和工频耐压型式试验，设备生产厂家有必要考虑断路器在分位时断口承受雷电波和工频电压作用的极端情况，提高耐雷水平。
3）对已发生过雷电波侵入造成断路器等设备损坏的变电站，应在出线间隔入口处装设金属氧化物避雷器。
4）应密切关注气候变化，定期对设备运行地区平均雷暴日数和平均落雷密度进行统计，位于多雷区且多次发生雷击跳闸的线路，在常规防雷措施不佳的情况下应安装线路避雷器[1-2]。
[1] 朱宝森.SF6断路器技能考核培训教材[M].北京:中国电力出版社,2003.
[2] 孙宝成,刘贵先.变电检修高级工[M].北京:中国电力出版社,2000.
