±800kV换流站750kV交流断路器击穿故障分析

宋 强，李 通，马天龙

（国网甘肃电力检修公司祁连换流站，甘肃 兰州 730050）

1 概 述

1.1 故障前运行工况

祁韶直流极1双阀组、极2单阀组大地回线全压运行，7622、7623、7631小组滤波器及站用变712B正常运行。12月24日16:36:08，直流功率由1 580 MW上升至2 017 MW的过程中，7641 BP11/13交流滤波器自动投入（当时功率约1 830 MW）。

1.2 故障概述

12月24日16:38:05，Z4 AFP A/B主机报“第四大组滤波器保护 变化量差动跳1母 出现”，第四大组交流滤波器进线开关7581、7582跳开，BP11/13进线开关7641跳开，712B站用变进线开关7645跳开。

故障后，站用电备自投动作，I回运行、III回带II回运行。

1.3 事件列表

主要事件记录，如表1所示。

2 故障检查及原因分析

2.1 故障检查

2.1.1 外观检查

故障发生后，检查7641滤波器组C相高压避雷器动作次数11次（A、B相动作次数10次），其他设备无异常现象。

2.1.2 保护动作情况

母线工频变化量差动保护、BP11/13比率差动保护范围，分别如图1、图2所示。

表1 OWS事件记录

图1 母线差动保护范围

图2 小组差动保护范围

查看故障录波动作报告，显示#64母C相故障差流最大20 320.61 A，满足保护启动值和相关动作条件[1-2]，如图3所示。

2.1.3 开关SF6分解物测试

开展故障断路器SF6气体检测分析工作，测试微水、分解物了解故障情况，相关测试数据如表2所示。

《Q/GDW1896-2013 SF6气体分解产物监测技术现场应用导则》[3]检测指标和评价结果，如表3所示。

图3 大组整租动作报告

表2 测试数据

2.2 初步分析

7641开关C相间隔对地放电，差动电流达到20 320.61 A，母线工频变化量差动、小组比率差动速断动作。

3 断路器解体检查

3.1 现场拆卸返厂

2018年1月3日至4日，对断路器进行拆卸返厂处理。现场在拆解套管过程中发现，大罐内部存在放电痕迹，放电位置位于壳体捕捉器边缘，静侧屏蔽的对应点位于7点钟方向，如图4所示。

表3 SF6气体分解产物的气体组分、检测指标和评价结果

图4 放电位置示意

3.2 返厂后检查处理项目

为了寻找放电点，进一步分析放电原因。断路器返回西开厂家后，对该相断路器进行了如下检查：

（1）打开两端大盖板，对具体的放电位置进行拍照、记录，确认大概的放电位置，重点检查位置：①静侧屏蔽；②动侧屏蔽；③绝缘拉杆；④绝缘支撑；⑤大罐内壁；⑥电阻片。

（2）退出灭弧室，对放电位置进行进一步检查，具体检查项目见表2祁连换流站灭弧室检查内容。

（3）进一步拆解灭弧室，继续检查零部件外观，复查关键零部件尺寸，特别是罐体下部把口处尺寸、放电的屏蔽罩的尺寸。

（4）对放电分解物进行成份分析，主要对专家组提出的“壳体内壁上的白色物质以及下部盖板上的残留物”进行成份分析。

（5）对断路器操作振动导致屏蔽环偏离轴线可能引起的局部电场增大导致屏蔽对外壳放电的预想，通过软件进行了模拟计算。

3.3 检查结果分析

（1）该断路器的绝缘件均进行耐压、局放试验，试验合格后才进行装配车间用于产品装配，且产品出厂时进行了工频耐压、局部放电试验。同时，解体后对绝缘件重新进行工频耐压、局放试验，试验结果合格，因此本次放电不是由绝缘件引发的。

（2）拆解灭弧室，拆解过程中所有螺栓均处于紧固状态，零部件的相对位置也没有发生变化。随后测量主要零部件的尺寸，特别是重点测量静侧屏蔽环外形尺寸与大罐下部把口处倒圆角尺寸，测量结果均在合格范围内，可以排除零部件制造原因。

（3）通过对放电分解物的取样、分析发现，其成份主要为C、F、Fe、S，均为放电后的常规分解物，未发现其他异常物质。

（4）用计算软件对断路器进行模拟计算，断路器在极限情况下依然有足够的绝缘裕度，可以排除操作震动引起绝缘距离变化的原因[4-5]。

（5）结合该断路器的实际情况看，应该是异物一直存在于灭弧室内部。由于电场、气流场的作用，异物在灭弧室内部移动，断路器带电运行过程中，异物由低电位移动至高电位，降低了绝缘裕度，引发了产品的放电。

异物的来源，可能有两个方面，一是车间装配时带入，二是现场安装时带入。二者相比较，车间清洁度较高，管理较为严格，带入异物的可能性较小；现场安装时，环境相对较差，风沙等外部因素容易影响现场安装质量，带入异物的可能性较大。

4 断路器维修后安装带电

4.1 返厂检修

对故障断路器更换烧蚀屏蔽环，并重新打磨罐体烧蚀部位，内外部重新喷砂、喷漆处理。2018年2月3日出厂耐压合格，出厂试验（①主回路电阻测量；②机械特性试验；③金短试验；④合闸电阻预投入及阻值测量；⑤机械操作试验，绝缘试验前进行50次单分单合操作；⑥检漏，轴封处按照分闸状态静置12 h，合闸状态静置24 h执行；⑦绝缘试验；⑧局放试验）顺利通过，5日装车完成并从西安发货，2月7日早上7:00抵达祁连站现场。

4.2 现场安装及试验

2018年2月7日至10日，由施工单位完成对断路器的安装工作及常规试验；2月11日由电科院完成7641C相断路器整体对地及断口间1 min 768kV耐压试验，结果合格；20:16:00，按国调令操作750kV #64M交流滤波器母线转运行，750kV 712B变压器及66kV低压无功补偿设备转运行，站用电恢复至正常运行方式。20:20:00，7641交流滤波器投入运行，目前已加强监视。