浅谈220kV开关跳闸故障及处理措施

[摘要] 本文主要分析220kV开关跳闸故障原因及故障检查，提出事故处理措施及注意事项。

关键词：220kV；跳闸；故障；运行

1事故介绍

事故发生前，220kV系统的运行方式如图1所示。201开关带211、213开关运行于220kVⅠ母线，202开关带212、214开关运行于220kV11母线(经200开关环网运行)。

2011年6月16日，214开关发生A相接地故障，其两侧线路保护及220kV母差保护动作，跳开220kVⅡ母线上所有开关(212、214、202、200)。发生故障时，该地区为雷雨、大风天气，气温为20℃。

2故障检查

2.1事故现象分析

母线RCS-915AB和BP-2B两套母差保护分别于5ms和8.3ms后动作，约42ms后跳开Ⅱ母线上全部开关，切除故障。214开关保护RCS-931BM及PSL-602G分别于16ms和20ms、后动作跳开A相，故障录波器测距为0.001km短路点故障电流为42.6kA.

因母差保护及线路保护均动作，所以故障点为母差保护及线路保护的重叠区域。通过检查现场一次设备及分析保护信息，初步判断为214开关A相罐体内部接地故障。

2.2进一步检查

为更好地了解事故原因，对214开关做了进一步检查。

(1)214开关三相均在分位，A相灭弧室罐体北侧法兰螺栓及开关气动机构管路有放电痕迹，两侧套管内壁均有腐蚀现象。A、B、C三相开关SF₆的压力分别为0.53、0.55、0.54MPa，均在正常范围内。214开关气动机构的空气压力为0。

(2)解体检查A相故障开关发现，绝缘拉杆表面被电弧烧黑，绝缘拉杆高电位处连板轴销档圈两端被烧熔且翘起，连板根部有明显电弧灼烧痕迹，与支撑绝缘子连接的地法兰处有明显放电点。绝缘拉杆表面(漆层)中部多处烧蚀，与支撑绝缘子连接的动触头支架内开孔处有放电点。

(3)对214开关非故障相(B、C相)进行解体检查，两相开关动静触头无明显异常，支撑绝缘子内壁上部有粉尘，绝缘拉杆无异常，但动触头拐臂侧对应的罐体底部有金属屑，且在B相灭弧室内发现一小块纸屑。对B、C相绝缘拉杆进行耐压及局放试验，未发现异常。

2.3检查结果

故障发生4小时后，对214开关进行了SF₆气体分解物检测及微量水试验，结果见表1、表2。

表1 SF₆气体分解物检测结果

表2故障后微量水试验 ppm

3事故原因分析

3.1放电原因

根据开关解体检查，绝缘拉杆高电位处连板轴销档圈两端被烧熔且翘起，说明该处电场畸变;由非故障相开关内存在异物，推断本相开关内部同样存在杂质并在绝缘拉杆表面积累，导致绝缘拉杆表面绝缘性能降低。因此，本次故障的放电起始点为连扳轴销挡圈，电弧沿绝缘拉杆表面对支撑绝缘子的地法兰贯通放电。电弧使绝缘拉杆表面漆层烧蚀、脱落。

当开关内部发生放电故障时，短路电流通过罐体端盖(机构侧)、外壳、气动机构管路及接地扁铁流向接地网，在罐体端盖螺栓连接处放电，同时使气动机构管路对其支撑角铁放电而破损，机构内气体泄漏，压力降为零。

3. 2故障后微量水增加及瓷套内壁腐蚀原因

目前，现场SF₆气体湿度测定方法主要为露点法和阻容法。采用露点法时，测量中的褐色、黑色等粉末会吸附在露镜表面，与水分吸附在露镜表面类似，严重影响测量精度。采用阻容法时，气体中的某些高分子气体，在多孔氧化铝探头上可能会产生与水分类似的反应，影响测量精度，若SF₆气体内粉末较多，还会使阻容法测试仪内多孔氧化铝探头受到污染，甚至损坏。因此SF₆开关发生故障后的微量水测量结果受试验仪器影响往往不准确。

从表2可以看出，A相开关比B, C相开关的水含量高很多。水含量增大的原因是环氧树脂等有机绝缘材料在高温电弧作用下碳化并生成水，同时开关内部发生放电时产生的高温使罐体温度上升，导致紧贴罐体的吸附剂中的水分释放。瓷套釉面腐蚀是故障产生的低氟化物与水结合生成腐蚀性极强的氢氟酸所致。

4故障处理

查找到事故原因后，立即对故障开关进行更换。更换后，开关交接试验结果正常，系统恢复原运行方式。

5注意事项

为防止类似事故发生，应注意以下几点:

(1)制造厂应严格控制加工、装配工艺，同时在厂内及现场安装时要加强罐体内部洁净度控制，以免开关内的微粒杂质造成绝缘破坏。

（2）加强罐式断路器及GIS设备的带电局放检测及SF₆气体成分分析，以及时发现可能存在的内部异常放电。

(3)加强设备缺陷分析总结工作，对故障、缺陷较多的设备要经常抽检，对发现的批次质量问题要及时治理，以避免重大设备事故的发生。

(4)发生故障后应认真检查瓷套内壁蚀伤情况，以防受损瓷套被重新用于设备中。

参考文献：

[1]DL/T 559-2007 220kV~750kV电网继电保护装里运行整定规程[S]

[2」陈家斌.电力生产安全技术及管理[M].北京:中国水利电力 出版社，2003

[3]上海超高压精变电公司.变电设备检修[M].北京:中国电力出版社，2008

[4]DL 408-1991电业安全工作规程[S]