某220kV变电站开关柜故障情况分析

三峡电力职业学院 李 莉

1 事件概况

2011年5月11日15时，220千伏彩云变10千伏彩5电容器投运时5彩容1柜故障，彩1022、4彩容1、5彩容1断路器跳闸。检查发现5彩容1开关柜CT上部一次引线相间发生三相短路，5彩容1CT二次线烧毁。

故障前运行方式：彩1022（CT变比4000/5）带10kV南母II段运行；4彩容、5彩容（CT变比600/5）均在南母II段运行。

故障设备情况：

开关柜：江苏新汇源KYN28-12；断路器：厦门华电VEP12T；避雷器：西安神电YH5WR-17/45；电流互感器：江苏靖江互感器厂LZZBJ9-10A1。2008年9月出厂，12月投运。

天气情况：晴

2 继电保护情况

2.1 保护动作情况

经过对现场保护装置动作报告、故障录波报告、故障信息系统报告等分析，情况如下：

彩2主变保护A盘后备保护（型号RCS978E，厂家南瑞继保）III侧过流I段动作，动作时间15：01：17：475，相对动作时间805；二次动作电流30A；

彩2主变保护B盘后备保护（型号RCS978E，厂家南瑞继保）III侧过流I段动作，动作时间15：01：18：176，相对动作时间805；二次动作电流30A；

4彩容保护（型号RCS9631C，厂家南瑞继保）低电压动作，动作时间15：01：18；

5彩容保护（型号RCS9631C，厂家南瑞继保）低电压动作，动作时间15：01：18；

由此可见，1022动作后，南母II段母线失压导致电容器随后动作。

2.2 继电保护动作分析

现场检查1022、4彩容、5彩容开关，发现5彩容断路器下端和CT上端头之间烧焦痕迹严重，确定为故障点。

其中：主变后备保护III侧过流保护范围为1022CT下端开始到10kV南母II段母线、各条分路，电容器过流保护范围为CT下端开始。5彩容断路器下端和CT上端头有短路，电流明显增大，二次短路电流最大值30A，由于在电容器电流保护范围之外且南母II段仍带电，不满足电容器保护动作条件，电容器保护不动作，主变后备保护III侧电流一段定值10.5A，此时，后备保护III侧电流一段动作，1022跳闸，南母II段失压，4彩容、5彩容低电压动作。保护动作正确。

3 原因分析

3.1 彩5电容器试验情况

（1）2011年5月10日彩云变彩5电容器保护过流动作，5彩容1开关动作跳闸。检修人员现场对彩5电容器组进行检查、试验发现，因彩5电抗容器围栏内有小动物进入（猫），造成彩5电容器串联电抗器A、B相间短路，A、B相间有明显放电痕迹。

检修人员对彩5电容器组及电缆进行了例行的检查试验，检查设备除有明显短路放电痕迹外无其他异常，试验数据正常，见附件1;彩5电容器组高压电缆外观检查及绝缘均合格。

（2）将该次测量结果进行温度修正后与2009年12月测量结果比较无明显异常，其他试验项目数值与2009年12月测量结果比较均正常。

（3）5月12日对彩5电容器组各元件及高压电缆又进行了检查试验，各试验数据与5月10日数据对比无明显变化，结论正常。

（4）通过3次检查及试验情况可判断，因小动物造成的短路发生在A、B相电抗器引线之间，彩5电容器组各元件无损坏及异常，仅对A相电抗器外部造成一定放电痕迹，无影响运行的问题。但5月10日未对5彩容1开关柜内进行试验。

3.2 5彩容1开关柜检查情况

（1）5月11日，彩云变5彩容1柜故障后，现场检查发现故障点在开关柜内CT上部一次引线相间发生三相短路，外观检查其中B、C相短路痕迹较严重，A相为轻微烧伤，本体开关内金属隔板受电弧热浪造成变色和轻微变形，开关柜后下部玻璃观察窗承受压力释放破裂，避雷器、零序CT、开关手车等其他元件外观无明显异常。A、B、C三相相间距离满足规程要求，为130mm。

（2）5月12日，对5彩容1开关柜内避雷器及CT进行了检查试验，试验发现避雷器工频放电电压由原29千伏降低为24千伏，分析为受过电压造成内部阀片部分击穿。CT检查发现三相CT外绝缘均受损。

（3）可判断为因操作过电压造成CT上部引线处短路并造成避雷器内部故障。

3.3 分析结论

（1）从避雷器的试验结论可分析，系统当时应产生操作过电压，操作过电压的理论数值为最大相电压的3～4倍，设备在定型、制造时均考虑应能承受操作过电压的能力，但操作过电压属于谐振过电压情况，振荡频率范围由几十赫兹到几千赫兹，并且振荡波形对设备放电电压水平有很大影响，并非恒定。

（2）5月10日电容器过流I段动作跳闸，故障电流应大于1400A，该CT额定电流为600A，单从本次跳闸来说不应对CT内外部绝缘造成破坏，但电容器柜属于长期大负荷运行的设备（正常负荷电流约为440A左右），CT的接线端子较小，不排除长期运行有内、外部发热的情况，而过流跳闸大电流产生的电动力和热效应也会对CT的接线端子连、内部绝缘造成影响。

（3）根据现场检查情况，CT内、外部绝缘均已破坏，可判断该故障起因为CT绝缘内、外绝缘未承受操作过电压而造成接地后引发CT上部接线端子处三相短路。

（4）雨后高压室内湿度有一定变大，会导致发生操作过电压时CT绝缘更易击穿；开关柜内母排未加热缩，会导致故障范围扩大。

4 设备处理方案

事故发生后，对于相关设备，需采取一下措施：对彩5电容器进行检查及试验；对5彩容1柜对应上方母线室内下部母线进行热缩处理；更换5彩容1CT及一次引线、柜内避雷器、开关静触头封闭绝缘罩；5彩容1开关柜金属隔板进行防腐处理。

5 建议措施

针对本事故发生的经过及原因分析，应从以下几个方面预防，避免同样的事故发生。

（1）完善金属铠装中置柜的母线热缩工作，增加绝缘性能，尤其重视220千伏变电站的10千伏设备。

（2）加强对封闭开关柜的技术监督手段，如遥感测温、手持便携局放等手段，同时重视此类设备的驱潮工作。

（3）改造及加高现有运行电容器围栏，采取防小动物攀爬措施；电容器电抗器母排加热缩，避免相间短路。

（4）电容器、电抗器等无功设备跳闸后，应增大检查试验范围，对开关柜进行检修试验。

[1]刘衍,张弦.高压开关柜故障分析及防范措施[J].江西电力,2013(6).

[2]李英杰.浅析10千伏高压开关柜常见故障处理[J],价值工程,2011(28).

[3]朱雪松.几起典型的220KV变电站35KV开关柜故障及其防治对策[J].湖州师范学院学报,2011(s1).