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500kV交流变电站断路器故障原因分析
作为一项重要的电网枢纽，5OOkV交流变电站的安全运行对整个电网运行的安全性有着直接影响。当前，我国500kV交流变电站频发断路器损坏及爆炸事故，对电能的输送造成了严重影响，因此，对我国高压断路器的运行情况展开深入分析，并对薄弱环节加强管理具有非常重要的意义。
标签：500kV交流变电站;断路器故障;原因分析
1.500kV交流变电站断路器的运行情况
1.1断路器基本结构及原理分析
高压断路器指的是额定电压超过3kV，且能对过载电流进行承载、关合、开断的一类开关设备。高压开关类设备主要包括断路器、负荷开关、接地短路器及熔断器等产品，其总体结构均由开断、支撑、传动三大元件及基座、操动机构五部分组成。在电网巾，断路器主要起着控制、保护、安全隔离的作用。为确保电力系统运行的安全性及稳定性，高压断路器需满足以下要求：其一，能对各种短路故障及负载线路进行快速可靠地关合与开断;其二，在电气性能方面，当长期通过额定的负载电流时，升高的温度不可超过规定值，并且短时通过短路电流时能充分符合动稳定及热稳定要求;其三，相间断口之间触头的不同期性及分合均可达到技术要求，且按要求操作后，零部件密封性能依旧良好，且未受到损坏;其四，在较为恶劣的环境下，依然可以保证稳定运行。
1.2 5OOkV交流变电站断路器的运行情况简述
近年来我国500kV电网的断路器运行情况总体来讲是安全稳定运行的，但也有少量断路器存在问题。以超高压输电公司梧州局为例，对其断近年来断路器运行情况进行简单概述。当前，梧州局共有500kV梧州变电站与500kV贺州变电站2座50OkV变电站，前者于1993年开始投入运行，后者于2003年投入运行。500kV变电站巾的35kV断路器主要对电抗器及电容器起着投切作用，由于操作次数过于频繁，因而触头有着程度不同的烧伤，且导致接触的电阻值偏大。例如贺州变电站322断路器，投运3年后发现A、c相同路电阻超标，A相交接值为l31.7欧姆，c相交接值为167.8欧姆，而标准值应为不大于34欧姆。另外，产品触头质量不稳定也是导致本开关回路电阻增长过快的原因。在长期T作电流下发热的热量将随着电阻的增加而增大，电接触的温度急剧上升，可能造成：1、金属材料机械强度下降。2、接触面表面强烈氧化，接触电阻更加恶化。3、绝缘材料绝缘性能下降。一般情况下采取的短期措施：运行人员加强对该开关红外测温力度，每月对该开关进行红外测温，发现异常，及时汇报;中期措施：缩短试验周期，建议半年对该开关回路电阻进行复测，发现明显增长，建议进一步分析及做开关大修处理。长期措施：提高35kV断路器选型标准，建议要求厂家把质保期从1年从调整为2—3年，以促使厂家提高产品质量及降低运维成本，延K设备的全生命周期。在其他供电单位中，出现过因1触头接触电阻值过大
进而导致断路器爆炸的案例。因此，对500kV断路器的运行及故障进行深入分析意义重大。
2.500kv交流变电站断路器发生故障的原因
2.1断路器的典型故障原因分析
①GIS设备故障原因。2012年3月，广东惠州市50okV博罗站的220kVGIS2M设备发生短路故障。经调查分析发现，故障原因母线中存在一定的粉尘，其在气流及电场力的作用下，聚集在了绝缘支撑台的表面，导致B相绝缘被击穿，进而出现B相绝缘故障。发生B相故障后，大量烧蚀物形成，使得SF6绝缘气体出现劣化，最终造成l-相短路。
②SF6断路器故障原因。以佛山500kV沧江站为例。2012年1月，沧江站3号主变压器的开关出现三相跳闸现象。分析故障原因得知，3号主变压器开关本体相的保护时间不一致，且继电器小转轴的一侧未装配到位，导致动触点21至24的复位出现异常，触点的间隙变小，该对接点受到的摇侧绝缘电阻为0，进而启动了三相不一致的出口跳闸继电器。
2.2断路器常见故障分析
①拒动故障原因：断路器内部空压系统储气罐或气路连接阀门未打开，导致储气罐中的气压不足，压力降低达不到分闸要求，导致断路器两相尢法正常跳开，失灵启动，进而跳开了母线上所连接的开关，导致拒动故障的发生。例如，某变电站500kV某路线A相发生接地故障，5032与5033断路器出现跳闸，5033断路器A相拒动，其失灵保护重动跳5033开关三相，A、C相出现拒动，启动500kVII母线差动保护，500kVⅡ母线上5012、5023、5053断路器跳闸。经现场检查分析得知，拒动故障原因为末打开5033的B相断路器的空压系统储气罐至A、C相气路连接阀门，使得A、c相储气罐气压不足，压力降低达不到分闸要求，进而使得5033断路器A、c两相未能跳开，失灵启动，母线上所连接的开关跳开。
②误动故障原凶：潮气渗入了汇控柜内的继电器端子，接通了分闸与合闸回路，引起了开关错误分合闸;受到外部震动影响，三相不一致跳闸继电器的结点出现闭合误动;分闸线圈的电源侧出现了接地导通，导致出现单相错误跳闸;机构的行程开关出现卡涩，开关发出了错误的闭锁信号等。例如，某500kV变电站一台运行中的500kV断路器突然发生跳闸，相关保护未发生动作，装置无异常。断路器操作箱A、B相跳闸灯亮，C相跳闸灯不亮，且断路器本体三相跳开。事后对相关记澩进行分析，得知断路器苗‘先是A、B相Ⅱ组跳闸出几回路动作跳闸，3580ms后断路器本体三相一致保护动作出口c相跳闸。分析原因为保护室有其他外接启动TJR的装置组屏r=作，存在偶然瞬时接地;第Ⅱ组直流系统绝缘良，引起负极电压升高，TJR两端电压大于其动作电压等。
3.断电器常见缺陷的有效整改策略
3.1绝缘缺陷的整改
断路器绝缘缺陷主要表现为内部的带电体对上壳进行放电，其主要原为在安装及装配内部过程中，未有效控制清洁度，使得经过多次振动后，一些异物从装配部件掉落下来，或是移到强电场区域，进而造成内部放电。因此，为有效控制绝缘故障的内部放电问题，首先就需要将内部装配及安装的清洁水平进一步提高，同时在投入运行前，进行操作冲击耐压试验，将异物尽可能清除。同时，在实际运行过程中，对GIS设备及罐式进行严格监测。
3.2二次回路的整改
继电器失灵、分合闸线圈被烧毁、潮气渗入端子等为二次同路发生故障的主要原因。在断路器中，其可靠动作的重要条件即为机构的二次同路，当发生二次同路故障时，极易现拒动、误动现象。因此，为有效控制此类故障的发生，生产厂商及相关运行部门应充分注重二次路，在制造过程中，采用优质的产品，保证二次路元件的可靠性;运行部门则应加大维修工作力度，充分保证二次路的正常工作。
结语：
随着社会经济建设的不断深人及各行各业的飞速发展，电力发挥着至关重要的作用。近些年来，500kV交流变电站断路器故障频发，对整个电网的运行造成了不利影响。因此，有关电力工作人员应对断路器的实际运行情况及其故障原展开深人分析，通过探寻有效的整改措施，进而促进电网的安全稳定运行。
参考文献：
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本文来源：https://www.wddqxz.cn/4b7dcf297fd184254b35eefdc8d376eeaeaa17c0.html
2022-07-12
