GIS刀閘因機(jī)構(gòu)問題造成刀閘未合到位,引起動觸頭放電故障分析報告

1、110kV后田變GIS內(nèi)部放電故障分析報告一、故障經(jīng)過11月28日23時11分，#2主變由熱備用轉(zhuǎn)合環(huán)運行后，#2主變差流速斷、比率差動保護(hù)動作，跳110kV內(nèi)橋160、#2主變602開關(guān)。運行人員對差動保護(hù)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn) 異常現(xiàn)象或明顯故障點。將#2主變轉(zhuǎn)檢修隔離，10kVIIIV段母線負(fù)荷轉(zhuǎn)由#1主變供電，未損失負(fù)荷。二、故障設(shè)備情況110kV后田變于 2009年9月投運，#2主變?yōu)楹贾蒎X江電氣集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的 SZ10-40000/110型變壓器。110kV設(shè)備采用河南平高電氣股份有限公司GIS組合電器，型號為ZF12-126。#2主變差動保護(hù)采用山東煙臺東方電子信息

2、產(chǎn)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的DF3330E保護(hù)裝置。15故障設(shè)備情況三、故障前運行方式110kV官田線161開關(guān)帶#1主變供10kVI段母線運行，內(nèi)橋 160、16M開關(guān)及#2主變在熱備 用，10kV母分600開關(guān)在熱備用。四、#2主變送電過程11月28日21時，因配合輸電線路作業(yè)而停電的后田變2#主變開始恢復(fù)送電。22時26分47秒，后田變#2主變由熱備用轉(zhuǎn)空載運行（ 合內(nèi)橋160開關(guān)）；22時33分44秒，#2主變602開 關(guān)合環(huán)運行，發(fā)現(xiàn)#2主變低壓側(cè)無電流遙測值后，于 22時55分?jǐn)嚅_2#主變10kV分支一 602開 關(guān)；現(xiàn)場判斷為負(fù)荷電流太小導(dǎo)致無遙測值后，23時04分36秒，#2主變60

3、2開關(guān)再次合環(huán)運行，23時11分12秒275毫秒，2#變差動保護(hù)裝置差流速斷出口，23時11分12秒287毫秒，2#變差動保護(hù)裝置比率差動保護(hù)出口跳160、602開關(guān)。五、現(xiàn)場檢查試驗情況1、設(shè)備外觀檢查： 通過檢查主變、10kV開關(guān)柜及GIS設(shè)備外觀，均未發(fā)現(xiàn)明顯異常；各開關(guān)、刀閘的電氣指示、機(jī)械指示正常。2、#2主變保護(hù)：檢查#2主變差動CT二次回路正常。對差動保護(hù)裝置差動電流啟動值、差動 速斷值、比率制動、二次諧波制動項目進(jìn)行復(fù)測，裝置均正確動作。3、#2主變本體檢查試驗：對高壓側(cè)各分接檔位直流電阻、高壓側(cè)套管介損值及電容量測試， 主變繞組絕緣、繞組介損值及電容量測試，繞組變形、繞組直流

4、泄漏、鐵芯及夾件絕緣電阻試驗 結(jié)果正常；主變油色譜、微水試驗正常。4、110kVGIS試驗：對主變側(cè)套管引線至內(nèi)橋 16016地刀處的回路電阻、絕緣電阻進(jìn)行測試, 未發(fā)現(xiàn)明顯異常；對 110kVII段母線上6個氣室SF6氣體純度、微水、分解物進(jìn)行測試，除發(fā)現(xiàn) 1622隔離開關(guān)氣室的分解物 SO2嚴(yán)重超標(biāo)（300wL/L）,微水較上次試驗有較大幅度上升外，其 余均正常。5、10kV側(cè)檢查：對602開關(guān)外觀檢查正常，外殼、觸頭無燒蝕、放電等異?，F(xiàn)象；對主變 10kV出線至6022開關(guān)柜進(jìn)行絕緣試驗，結(jié)果正常。6、直流系統(tǒng)檢查： 調(diào)取直流系統(tǒng)的報告，未發(fā)現(xiàn)存在直流電源失地或故障問題。疆里總.R/啊?

5、褥a I1g w此累累攀t. 漫唐人島湖聲 畿儂耀-i植道癌HMI iifl曜星跳.阻3i9WEEMIal六、現(xiàn)場解體檢查情況29日下午18時許，回收SF6氣體后，拆開手孔封板，發(fā)現(xiàn)1622刀閘三相動觸頭表面均有不同程度的燒傷黑點，其中 A、C相較為明顯，B相最輕微；A相靜觸頭處的屏蔽桶有一燒傷點； 三相的絕緣拉桿均有不同程度的燒傷。直流系統(tǒng)運行記錄一 圖2 A相動觸頭圖3 B相動觸頭圖6三相靜觸頭情況圖4 C相動觸頭圖5管壁燒傷情況圖7三相靜觸頭情況12月6日下午，省公司生產(chǎn)部、電科院、平高廠及公司相關(guān)技術(shù)人員，在公司檢修大倉庫對1622刀閘進(jìn)行深入解體試驗，詳細(xì)過程如下：1、恢復(fù)隔離開關(guān)與

6、本體之間的連桿，根據(jù)二次原理圖給機(jī)構(gòu)接通電源；本次現(xiàn)場問題處理時隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)和故障本體同時更換，基本保持了機(jī)構(gòu)和本體發(fā)生故障時 的原始狀態(tài)，因此此次分析結(jié)果基本可以反映現(xiàn)場故障時的真實情況。2、手動操作兩次隔離開關(guān)后，電動操作，測量隔離開關(guān)動觸頭行程;結(jié)果顯示：隔離開關(guān)動觸頭行程為118mm,與出廠試驗記錄的 117mm基本吻合，滿足技術(shù)條件要求值120 ± 5mm。3、利用萬用表及輔助工具測量隔離開關(guān)三相動觸頭超行程；結(jié)果顯示：A相為11mm, B相為10mm, C相為15mm,滿足技術(shù)條件要求值 10mm。（由 于觸頭有燒損，此項內(nèi)容僅作參考）4、隔離開關(guān)合閘到底后，測量三相回路

7、電阻；結(jié)果顯示：A相為55.8 Q, B相為59.1 Q, C相為30.5科Q。（由于隔離開關(guān)動靜觸頭有 燒損，此數(shù)據(jù)基本滿足要求。）5、對線隔本體進(jìn)行解體分析：1）在完成對故障隔離開關(guān)的行程、超行程、同期及回路電阻測量后，對線形隔離開關(guān)進(jìn)行了解體，首先拆除了隔離開關(guān)靜觸頭側(cè)的絕緣盆子，對隔離開關(guān)靜觸頭的燒蝕情況進(jìn)行分析。從三相靜觸頭的燒蝕情況看，靜觸頭屏蔽罩均出現(xiàn)環(huán)形燒蝕，屏蔽罩的圓形邊緣被燒蝕溶化, 三相邊緣溶化比較均勻。說明放電時，觸頭距離屏蔽罩比較近，在三相均產(chǎn)生放電電弧。B相靜觸頭內(nèi)部觸指抱緊拆掉三相靜觸頭的屏蔽罩，三相靜觸頭觸指上均有被燒蝕的痕跡, 彈簧燒斷一根。三相靜觸頭拆掉屏蔽

8、罩后的情況B相靜觸頭的觸指抱緊彈簧被燒斷一根2）檢查隔離開關(guān)殼體內(nèi)部動觸頭燒蝕情況。B相靜觸頭的觸指抱緊彈簧被燒斷一根通過對動觸頭及筒體內(nèi)部燒蝕情況的檢查，A、B、C三相動觸頭端部均有放電燒蝕痕跡，筒體內(nèi)部在隔離斷口的正上方有較大面積的漆膜被燒黑，在靠近A相位置的筒壁上有一點狀放電燒蝕痕跡，應(yīng)為A相對筒壁形成對地放電通道時燒蝕形成。三相絕緣拉桿上有放電時高溫熏烤發(fā)黑的痕跡，但是絕緣拉桿本身沒有出現(xiàn)放電閃絡(luò)痕跡。B相絕緣拉桿圓周上有一小片碳化發(fā)黑，此狀況不是拉桿本身閃絡(luò)產(chǎn)生，而是故障時，放電電弧燒溶化的物質(zhì)落在拉桿表面，把拉桿表面燙傷碳化的結(jié)果。因此，故障產(chǎn)生時，B相拉桿被燙傷的一面是正對著筒體

9、的上方。通過手動隔離開關(guān)合閘，尋找隔離開關(guān)B相拉桿被燙傷表面朝上的位置，然后測量隔離開關(guān)行程來推斷故障開始時動觸頭的位置。通過測量，第一個B相拉桿燙傷發(fā)黑點朝上時的行程是16mm第二個B相拉桿燙傷發(fā)黑點朝上時的行程是91mm由此我們可以判斷，故障開始時，隔離開關(guān)動觸頭處于行程在大致91mm處。3）對絕緣拉桿的檢查拆除隔離開關(guān)的傳動齒輪箱，取出絕緣拉桿，未找到絕緣拉桿上面有放電閃絡(luò)痕跡，發(fā)黑部位是放電溶化物燙傷的結(jié)果。七、原因分析（一）繼電保護(hù)裝置動作情況分析1、繼保人員對現(xiàn)場進(jìn)行了檢查分析，查閱了 #2主變差動保護(hù)的故障動作記錄報文及故障錄波圖（如下圖）1 Iha A-02Q92 IhQ MT

10、E3 IhcC00526 flmbb-0.623日 IfflC C01577 Illa A1 359a iibu4肛9 IltC0 m流io M*OJU11 mh 匕Q W1j IMG0 356n 1 21 2 3 iq ci 6 ?A<AA 人AI i a ! I 1 |i 1 l葉仁電gdu:迎ia jdo.s。卻Attain： aati-u-K isitn j?nn故障時間2011年11月28日23時11分12秒275毫秒，2#變差流速斷出口差電流A=34.02,差電流B=0.5487, 差電流C=34.18, Ia高側(cè)=61.8, Ib高側(cè)=0,Ic 高側(cè)=0.3658Ia 中側(cè)

11、=0, Ib 中側(cè)=0, Ic 中側(cè)=0, Ia 低側(cè)=0.5487 ,Ib 低側(cè)=0.4442,Ic 彳氐側(cè)=0.4703,Ia 低側(cè) 2=0.02613 , Ib 低側(cè) 2=0, Ic 低側(cè) 2=02、調(diào)取220kV官橋變側(cè)故障錄波波形，發(fā)現(xiàn)有明顯的故障電流產(chǎn)生。3、查差動速斷電流整定值為21.2A,而高壓側(cè)A相故障電流大于整定值，可推斷保護(hù)動作行為正確。（二）SF6氣體測試結(jié)果分析對主變110kV側(cè)1622隔離開關(guān)氣室的SF6氣體組分含量進(jìn)行了測量，結(jié)果為SO2含量300 dL/L ,遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)值 2科L/L。詳細(xì)如下表所示：委畢位1后co變蛔相對真度節(jié)跖梓淵日期 201LTIFJ椅漏依

12、標(biāo)1mms 設(shè)備名稱-祜*皓果氣體況度so盤里co4量t ():i¥攜£加Di1伍】3613001L80-如BOD-：旅辦】聞內(nèi)南曲司gr%，如如1'A97 ”gIP皿川9T4t-出Or加沖A-HQLVL 博內(nèi)卷前程9丁3乃R皿同根據(jù)對6個氣室SF6氣體分解物的測試結(jié)果，可以推斷1622刀閘氣室曾經(jīng)發(fā)生過較為嚴(yán)重的放電故障。（三）隔離開關(guān)動作分析根據(jù)對隔離開關(guān)動觸頭的行程、超程、同期的測量以及對隔離開關(guān)內(nèi)部動、靜觸頭的檢查,我們可初步認(rèn)為，造成本次F4間隔線形隔離開關(guān) QS1出現(xiàn)拉弧的原因是隔離開關(guān)未合閘到位。動觸頭在合閘行程91mm止停止，此時動觸頭已經(jīng)進(jìn)入靜觸頭

13、屏蔽罩尚未與觸指接觸，動觸頭距剛合點的距離在 1520mm左右，動觸頭與靜觸頭間構(gòu)成不均勻電場，送電時在電壓的作用下，造成1520mm£右的不均勻電場氣隙被擊穿，電弧在屏蔽罩和觸指間形成，造成三相靜觸頭的屏蔽罩和觸指被燒蝕，在電弧燃燒過程中，受熱氣流的作用，在A相觸頭附近的筒壁上形成對地放電通道，對地短路故障。故障發(fā)展的過程與了解的現(xiàn)場操作過程故障錄波情況相吻合，據(jù)了解，送電時合斷路器后發(fā)現(xiàn)無電流，隨后才出現(xiàn)接地短路故障，從錄波上看，在11月29日0時50分28秒時出現(xiàn)三相電流波動， 但電壓正常，未顯出現(xiàn)出現(xiàn)對地斷路器故障，持續(xù)一段時間隨后才出現(xiàn)A相對地短路故障，這一點說明是先出現(xiàn)氣

14、隙擊穿電弧燃燒，由于電弧不穩(wěn)定引起電流波動，隨作電弧的燃燒形成對地短路故障。故障時隔離開關(guān)動觸頭在行程91mm未合閘到底，但運行人員反映，當(dāng)時就地控制柜信號和機(jī)械位置均顯示隔離開關(guān)已經(jīng)合閘。通過手動搖動機(jī)構(gòu)分合，用萬用表測機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)的切換位置，經(jīng)過檢測，在機(jī)構(gòu)分合到7080%£右位置時輔助開關(guān)切換。在隔離開關(guān)行程91mm機(jī)構(gòu)已經(jīng)合閘到76%£右，輔助開關(guān)此時已經(jīng)切換，因此在就地控制柜看到的信號是在合閘位置。機(jī)構(gòu)在合閘至 7080%時，輔助開 關(guān)接點轉(zhuǎn)換。動觸頭在91mm行程處與靜觸頭相對位置示意圖設(shè)雌岫控制回路電源自 保持回路接點+圜隔離開關(guān)控制原理圖在隔離開關(guān)二次控制原

15、理中，-KE合閘控制接觸器，-KA為分閘控制接觸器，-SL1為合閘回路行程開關(guān)，在機(jī)構(gòu)合閘到終了位置時，機(jī)構(gòu)上的凸輪會頂開-SL1 行程開關(guān)的接點，使機(jī)構(gòu)合閘控制回路斷電。 -SL2 為分閘回路行程開關(guān)，在機(jī)構(gòu)分閘到終了位置時，機(jī)構(gòu)上的凸輪會頂開-SL2行程開關(guān)的接點，使機(jī)構(gòu)分閘控制回路斷電。機(jī)構(gòu)遙控合閘時，遙控合閘信號電源經(jīng) -K1 的 21 ：22 接點使接觸器-KE 的線圈帶電吸合， -Ke 的接點 43： 44 閉合，形成控制電源的自保持回路，在合閘終了時， -SL1 行程開關(guān)的接點被頂開，控制回路斷電， -KE 接觸器線圈失電，鐵芯斷開吸合，同時-KE 的輔助接點動作將電機(jī)電源回路切

16、斷，電機(jī)停轉(zhuǎn)，合閘過程結(jié)束，在機(jī)構(gòu)合閘操作過程中，-KE 的線圈不需一直帶電，假如在合閘過程中出現(xiàn)斷電情況，控制回路的自保持作用消失，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)合閘操作停止，這樣隔離開關(guān)的動觸頭就會出現(xiàn)未合閘到位停在中途的情況，如果此時機(jī)構(gòu)的輔助開關(guān)已經(jīng)切換，顯示合閘位置信號，同時遙控合閘命令的信號電源也被機(jī)構(gòu)的輔助開關(guān)轉(zhuǎn)換切掉，這時機(jī)構(gòu)將不會再進(jìn)行操作，除非重新給出合閘命令。如果-KE 的線圈出現(xiàn)斷電時，機(jī)構(gòu)的輔助開關(guān)尚未切換，此時合閘信號命令還沒有被輔助開關(guān)切換掉，那么 -KE 的線圈會重新帶電，重新形成自保持回路，完成機(jī)構(gòu)的合閘操作，本次故障是在隔離開關(guān)操作形成的91mm處出現(xiàn)停止（懷疑是此時出現(xiàn)了

17、控制電源停電情況），此時輔助開關(guān)已經(jīng)切換，合閘命令信號已經(jīng)被切除，因此不能完成合閘操作，由于隔離開關(guān)未合閘到位，輔助開關(guān)又已經(jīng)切換，信號顯示合閘成功，最終導(dǎo)致在合閘斷路器送電后出現(xiàn)燒損故障。（四）分析結(jié)論根據(jù)現(xiàn)場的解體現(xiàn)象分析，初步推斷故障原因為刀閘三相合閘不能完全到位，在經(jīng)過負(fù)荷電流的情況下拉弧，最終導(dǎo)致A 相對地放電及相間短路。經(jīng)過對故障隔離開關(guān)的測量和解體檢查分析，我們可以初步得出故障的分析結(jié)論：1 、通過對隔離開關(guān)的行程、超程、同期以及回路電阻的測量，測試數(shù)據(jù)合格，經(jīng)過各個部門專家的討論，一致認(rèn)為造成本次隔離開關(guān)故障的原因不是隔離開關(guān)本體的問題，應(yīng)該是操作機(jī)構(gòu)問題引起。2、本次故障是由于機(jī)構(gòu)合閘過程中，隔離開關(guān)合閘未到位，隔離開關(guān)動觸頭在距離剛合點位置1520mm左右（合閘行程91mm處左右）停止，在送電時三相動觸頭與靜觸頭間出現(xiàn)電弧， 電弧燃燒后引起對地短路故障。3、隔離開關(guān)動觸頭在合閘行程91mm處機(jī)構(gòu)停止運動，此時機(jī)構(gòu)的輔助開關(guān)已經(jīng)切換，信號顯示合閘成功，使造成隔離開關(guān)合閘到位的假象。4、機(jī)構(gòu)在