宜都换流站5012断路器故障原因分析

陈飞　王喆　饶洪林　吴剑波

摘 要：本文介绍了一起换流站GIS断路器故障，对故障原因进行了分析，并提出来相应的措施。

关键词：换流站;断路器;故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.076

0 前言

宜都换流站是三峡电站电力外送配套工程“三—沪直流输电工程”的送端站，位于宜都市红花套镇蔡家冲，处于三峡电站与华中电网的功率交汇处，是一个大型交、直流枢纽换流站。

宜都换流站500kV交流场GIS设备是由新东北电气和瑞士ABB公司成套提供，采用一倍半接线方式，共6个完整串。断路器型号为ELK SP3（带合闸电阻），电压等级500kV，2006年12月投入运行。

GIS设备结构紧凑、占地面积小、日常运维工作量小，对无线电干扰、电磁干扰等有较强的屏蔽性。满足了现场对场地、环境的要求。

1 故障情况

现场5011、5012断路器热备用，5013断路器运行带第一大组交流滤波器#61母线，5611、5612、5613、5614小组滤波器热备用。天气多云，环境温度10℃，无雷电。

在2015年3月11日，按照调度的指令，针对5011断路器对极I换流变采取充电，其中5011断路器是属于正常合上状态。在23：43：33，也就是合上5011断路器在87秒之后，针对极I换流变交流引线差动保护、换流变交流引线零序差动保护，第一大组交流滤器中61母母线差动保护动作，其中5011和5013断路器是属于跳开状态，这个过程5012断路器正在处于热备用状态。

2 故障原因的具体分析

从保护动作情况以及保护取量的角度采取分析，交流滤波器母差保护电流都是取用500kV，其中第一串T3以及T6之间没有差流存在，换流变引线差动保护电流取用自500kV，其中第一串T4以及CT之间没有差流，这两个都属于保护工作，要进行前期的判断，也就是断路器5012B以及两侧的CT位置。

2.1 现场检查情况

（1）外观检查正常，无放电痕迹。

（2）试验人员要针对5012B的断路器、隔离开关室以及电流互感器采取气体分解物的有效测试，结果是断路器气室内有SO2，含量在249ul/L，同时还有H2S，含量是13.8ul/L，这两项的含量都已经严重超过规定数值。

（3）5012断路器CT气室，内部打来之后要确保干净和洁净，没有放点的痕迹出现。5012断路器B将盖子打开后，需要针对其中的合闸电阻屏蔽罩下的白色分解物采取认真的检查，其中屏蔽罩四周有粉末，经过检查的结果可以判断是AlF3。

（4）在位于合闸电阻屏蔽罩正下方的位置有电弧灼烧的痕迹发现，孔洞的直径尺寸是60mm，位于屏蔽罩下方的壳体也发现了放电的痕迹。下图是具体放电的图，见图1和图2。

在合闸电阻侧第2个屏蔽罩内部发现4块橡皮材质异物，尺寸大小为15mm，经核实，该异物为断路器合闸电阻辅助断口内部的一条导向环（聚四氟乙烯材料）的断裂脱落部分。

（5）对5012 B相断路器合闸电阻进行测量，电阻值为1567?（额定值1500?10%），阻值正常。

（6）针对5012 B相断路器两只都是电容串联，其中在测量上都是334.8pF，在现场就需要将端口采取共同测量，如果有偏差的出现，就需要进行返厂解体后，然后再次完成单独的测量工作。

（7）结合以往的试验报告分析，在2014年5月，5012断路器气室的试验都属于正常范围，局部的检测也都是正常，在2015奶奶3月，检修直流系统过程中，针对5012断路器采取了全面的试验，试验结果都是符合标准，

2.2 分析故障原因

（1）针对现场的试验以及开盖检查，其中盆式绝缘子和绝缘拉杆的都没有放电的痕迹，此时就能将固体绝缘件受损的情况进行了排除。

（2）现场的故障录波没有发生电压的情况。历经了仿真的计算发出，兑换流变进行充电过程中，其中电压不能超过1.24倍额定电压，此时，电压造成的断路器出现地闪络故障就由此排除。

（3）出现闪络故障的原因是因为，在出厂装配过程中，断路器合闸电阻端口内部的导向受到严重的挤压之后出现了断裂，其中断裂的部分就会在合闸电阻屏蔽罩中有残留，另外，5011断路器合闸之后，断路器合闸电阻就会有带电，在电场以及振动作用下，异物就会向著高场强区域有所转移，电压就会在激发下出现地放电闪络。

3 总结

（1）针对宜都换流站带合闸电阻的断路器出现的故障，现场运维人员提高警惕，加强设备的日常运行巡视，尤其注意是否存在异常声响、SF6气体压力变化等。

（2）利用年度检修、迎峰度夏等时机，对GIS设备定期开展带电局放检测工作，对局放检测异常的断路器加强监测，并进行气体分解物检测，必要时进行开盖检查。

（3）GIS设备内部元件采用的紧凑型设计，对安装工艺要求较高。如果出现故障，需要相邻的设备停电、同时还要对相邻的气室进行排气、拆装、重新充气，更换时间长，对人员、设备要求比较高。因此，在新的GIS设备安装过程中，要加强监管，尽量避免零部件安装不到位、留有隐患，增加后续运行维护的负担。

（4）加强人员的培训，提升运行、维护人员对GIS设备内部结构、运行工况的了解。提高维护人员对SF6处理工具、装置的熟练使用水平，在遇到GIS设备故障时能快速对GIS设备进行修复。

作者简介：陈飞（1981-），男，湖北汉川人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：直流换流站设备运维检修。