变电站220kV开关故障分析报告
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作者:李志锦
摘 要：某220kV变电站保护同时动作，关联的高压开关均跳开，按照规程，对线路进行检修，然后恢复送电;确认故障原因为：220kV 2号甲线开关C相灭弧室触头导向环在厂内车间安装时就已脱落掉到灭弧室底部，由于没有导向环，动触头侧屏蔽罩与静触头座内壁摩擦，所产生的金属粉末飘落到下出口屏蔽罩与壳体内壁之间，致使电场畸变，发生气隙击穿，导致短路。属于厂内车间安装控制不当引起。
关键词：开关 导向环 故障分析 处理措施
1 故障概况
某220kV变电站220kV母线保护、220kV 2号甲线线路保护同时动作。220kV 2号甲线线路保护动作跳开220kV 2号甲线004开关;同时220kV母线保护动作，220kV 1M母线上的220kV母联、2号甲线、1号甲线、#1变高、#3变高压开关均跳开。10kV开关备自投动作，跳开#3主变变低开关，合上10kV分段开关。未造成负荷损失。
1.1 设备故障前的运行状态
变电站220kV双母线并列运行，220kV母联003开关运行中;220kV 1号甲线006、2号甲线004、#1变高002、#3变高008开关运行于1M母线;220kV 2号乙线001、#2变高005开关、1号乙线007开关运行于2M母线，#1变高中性点210接地刀闸在合上位置。
1.2 设备故障发生经过
（1）值班负责人接到当值监控员通知220kV 2号甲线保护动作，重合闸不动作需到站检查设备;值班负责人接报后即通知巡维中心站长同时在220kV变电站检查设备。
（2）值班负责人到达220kV变电站后立即报告当值调度值班员，并迅速组织运行人员进行设备检查。检查一次设备外观未发现异常。检查开关分合闸位置情况如下：220kV 1M母线上220kV母联003开关、220kV 2号甲线004开关、220kV 1号甲线006开关、#1主变压器变高002开关、#3主变压器变高008开关分闸。#3主变压器变低开关分闸、10kV分段开关合闸。
检查220kV变电站继电保护装置动作情况如下：220kV 2号甲线主一电流差动保护动作，故障相C相，二次故障电流8.48A（变比2400/1，一次故障电流20.352kA）;220kV 2号甲线主二纵联距离保护动作、纵联零序方向动作，故障相C相，二次故障电流8.41A（变比2400/1，一次故障電流20.184kA）。
分批将上述情况报当值调度值班员。根据调度要求，合上#2主变压器变高中性点220刀闸，将220kV 2号甲线线路转检修。
（3）220kV变电站220kV 1M母线恢复送电。
1.3 设备故障发生后造成的影响
（1）变电站220kV母联003开关、220kV 2号甲线004、1号甲线006、#1变高002、#3变高008开关在分闸位置，220kV 1M母线失压;220kV 2号乙线001、1号乙线007、#2变高005开关运行于2M母线。#3主变压器变低开关分闸、10kV分段开关合闸。
（2）110kV、10kV母线及其相关设备正常运行中。
（3）此次故障未造成负荷损失。
2 原因分析
故障分析过程如下。
（1）根据220kV变电站220kV 2号甲线三相开关正确分闸，且220kV变电站220kV母线保护、220kV 2号甲线线路保护同时动作，判断故障点在220kV 2号甲线线路保护与母差保护交叉区内，即线路保护组CT1（1LH）与母差组CT5（5LH）之间，对应GIS设备本体是在下CT与上CT之间，即开关气室内部。
（2）从SF6分解物测试发现，220kV 2号甲线开关气室分解物SO2严重超标，其他气室均没有分解物。具体故障点经过10月20日的开手孔盖检查已证实确在2号甲线C相开关气室内部。
（3）2018年10月20～22日，在变电站现场对220kV 2号甲线三相开关打开手孔盖进行初步检查，发现以下情况：C相灭弧室内粉尘较多，通过内窥镜观察到导体、屏蔽罩等部位存在明显电弧烧蚀痕迹，在灭弧室底部发现有一条触头导向环;A相、B相灭弧室内无明显积尘;在A相灭弧室底部发现有一条触头导向环。
（4）对220kV 2号甲线三相开关进行解体。B相开关：没有发现明显异常情况;导向环没有脱落，静触头座内壁、动侧屏蔽罩外沿没有发现金属摩擦痕迹。A相开关：导向环脱落掉到灭弧室底部，静触头座内壁、动侧屏蔽罩外沿有明显金属摩擦痕迹。C相开关：导向环脱落掉到灭弧室底部，静触头座内壁、动侧屏蔽罩外沿有明显金属摩擦痕迹;壳体内壁、下出口屏蔽罩、下出口盆式绝缘子、动侧不锈钢屏蔽罩上均有明显电弧烧蚀痕迹。
（5）根据上述情况，确认故障原因为：220kV 2号甲线开关C相灭弧室触头导向环在厂内车间安装时就已脱落掉到灭弧室底部，由于没有导向环，动触头侧屏蔽罩与静触头座内壁摩擦，所产生的金属粉末飘落到下出口屏蔽罩与壳体内壁之间，致使电场畸变，发生气隙击穿，导致短路。属于厂内车间安装控制不当引起。
3 暴露问题
厂内车间安装控制不当，导致灭弧室触头导向环装配失误，脱落掉到灭弧室底部。
4 下一步工作计划
4.1 后续工作计划
要求提供以下资料：变电站2号甲线开关故障原因分析报告、下一步涉及的排查范围清单、排查方法、导向环厂内安装工艺控制要求、提供场强计算所需的相应零部件的外形尺寸。已提供。
4.2 同类型设备处理措施
对同型号开关开展以下工作：（1）申请变电站220kV 2号乙线开关停电，将三相开关均调整到半分半合状态，先通过X光检测来判断导向环有否脱落，然后打开手孔盖通过内窥镜进行进一步检查。（2）对存量的其他同型号开关，结合设备A修/B修，检查是否有导向环脱落。（3）对增量的同型号开关，严格执行南网最新版GIS技术规范要求，在出厂前进行开关200次操作试验，然后开盖检查及清洁。
参考文献
[1] 何仰赞.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.
[2] 程卫国.MATLAB5.3应用指南[M].北京：人民邮电出版社，1999.
[3] DLT 596 1996电力设备预防性试验规程[S].北京：中国电力出版社，1997.
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