GIS隔离开关合闸不到位引发拉弧故障的处理与分析

2012-07-25周金聪黄冰心

电气开关 2012年5期

关键词：刀闸解体主变

周金聪，黄冰心

(南安电力公司，福建南安 362300)

1 引言

GIS由于具有结构紧凑、灵活和免维护以及不受外界环境条件影响等优点，在电力系统中得到了越来越广泛地应用。但GIS与传统的AIS设备相比，直观性不强，无法直接用肉眼判断其隔离开关触头合闸是否到位，一旦发生触头合闸不到位，则会引起事故。

本文通过对现场一起因隔离开关合闸不到位引发的拉弧故障案例的分析，提出了GIS中应该在断路器合闸控制线路中增加隔离开关合闸到位联锁控制信号的改进意见，并建议隔离开关操作机构选用气动或弹簧操作机构。

2 故障经过及设备检查、试验

2011年11月28日23时11分，本辖区110 kV后田变#2主变在由冷备用转运行的操作过程中，#2主变带上负荷并合环运行约10分钟后，其差流速断、比率差动保护动作，主变两侧开关跳闸。

2.1 设备外观检查

故障发生后对差动保护范围内的设备进行了全面地外观检查，未发现明显异常。各开关、刀闸的现场电气指示、机械指示均正常，只有调度SCADA系统未正常显示主变刀闸的合闸变位信号。

2.2 现场试验

对主变本体进行了常规电气试验、油色谱气体组分分析，结果合格;主变保护复测正常;检查故障录波，发现有明显的故障电流。重新对隔离开关电动操作，SCADA系统能正常显示主变刀闸的合闸变位信号。

对110kVⅡ段母线上6个气室的SF6气体纯度、微水、分解物进行测试，结果是主变高压侧隔离开关1622刀闸气室的分解物SO2严重超标，表明该气室曾经发生过较为严重的放电故障。检测结果如表1所示。

2.3 解体情况

2.3.1 现场解体

回收SF6气体后，拆开手孔封板，发现筒内有白色粉末，1622刀闸三相动触头表面均有不同程度的烧伤黑点，其中A、C相较为明显，B相较轻微。隔离开关三相触头烧损情况照片如图1所示。

表1 SF6气体组分检测结果

2.3.2 解体前试验

将1622气室拆除至检修车间进行深入解体分析。恢复隔离开关与本体之间的连杆，根据二次原理图给机构接通电源，手动操作两次隔离开关后，电动操作两次，测量隔离开关动触头行程、超行程、同期，均在合格范围内。

将隔离开关合闸到底后测量三相回路电阻;结果显示:A 相为 55.8μΩ，B 相为 59.1μΩ，C 相为30.5μΩ。(由于隔离开关动静触头有烧损，此数据基本满足要求。)

手动摇动机构分合，用万用表测量机构辅助开关的切换位置。经过检测，在机构分合到70% ～80%左右位置时辅助开关切换。

2.3.3 车间解体

拆除了隔离开关静触头侧的绝缘盆子，发现三相静触头屏蔽罩均出现环形烧蚀，屏蔽罩的圆形边缘被烧蚀溶化，三相边缘溶化比较均匀，如图2所示。从图2的照片可以看出，放电时触头距离屏蔽罩比较近，在三相均产生了放电电弧。

拆掉三相静触头的屏蔽罩，三相静触头触指上均有被烧蚀的痕迹，B相静触头内部触指抱紧弹簧烧断一根，如图3所示。

图3 三相静触头拆掉屏蔽罩后的情况

拆除隔离开关的传动齿轮箱，取出绝缘拉杆，未找到绝缘拉杆上面有放电闪络痕迹，发黑部位是放电溶化物烫伤的结果，如图4所示。

3 故障原因分析

根据设备解体后的现象分析，推断故障原因为隔离开关三相合闸未完全到位，其动触头在距离刚合点位置停止，动静触头刚刚接触，没有足够的触头压力，在触头上通过较大负荷电流时引起拉弧放电，造成变压器跳闸事故。

图4 三相绝缘拉杆表面情况

再对隔离开关的行程、超程、同期以及回路电阻测量的数据进行分析，可以推断，造成隔离开关触头不能完全闭合的原因是由于操作机构问题引起。

隔离开关的操作机构使用CJG直流电动机构，控制原理图如图5所示。由图5可以看出，隔离开关合闸操作机构合闸时，继电器-KE的线圈在合闸过程中，也就是动触头运动过程中，应该一直通电，从而保证合闸电动机运行，控制线路依靠-KE的辅助触点自保持来实现。假如在合闸过程中-KE线圈由于某种原因出现断电情况，控制回路的自保持作用消失，其线圈失电，则合闸电机停转，机构合闸操作停止。此时，隔离开关动触头并未合闸到位，从而发生触头合闸不到位停在中途的情况。而如果机构的辅助开关已经切换，则监控系统显示开关合闸到位信号，同时遥控合闸命令的信号电源被机构的辅助开关转换切掉，机构将不会再继续操作，此时隔离开关合闸不到位。由于隔离开关给出了已经合闸的信号，所以断路器可以正常合闸，则送电后由于隔离开关触头没有可靠接触，将发生烧损故障。

-KE继电器线圈失电原因可能有:电源回路、电缆插接件或机构内部电源回路的接线存在虚接现象，造成在合闸过程中合闸接触器-KE线圈瞬间失电，辅助接点断开使开关合闸操作机构停止操作;继电器-KE本身质量不稳定，在操作过程中受震动或一些偶然因素影响，使其辅助触点断开等。