浦仕遵，姜虹云，趙現(xiàn)平

(1.云南電網(wǎng)公司德宏供電局;2.云南電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)部;3.云南電網(wǎng)公司電力研究院)

1 前言

為限制500kV電網(wǎng)中的主要過(guò)電壓－－－－合空線過(guò)電壓，采用帶合閘電阻的斷路器是較有效的措施之一，規(guī)程規(guī)定對(duì)于500kV輸電線路長(zhǎng)度超過(guò)200km時(shí)，為將過(guò)電壓限制在2.0p.u以下，可在斷路器上安裝合閘電阻。但是，由于斷路器合閘電阻的內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)以及機(jī)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行可靠性并不理想。從500kV斷路器合閘電阻運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的合閘電阻操作機(jī)構(gòu)有相當(dāng)大的比例存在缺陷和故障，也曾多次發(fā)生過(guò)因斷路器合閘電阻內(nèi)部缺陷和斷路器主觸頭不能及時(shí)短接合閘電阻造成合閘電阻爆炸的事故。

2 事故分析

2.1 事故情況

在某500 kV線路正常停電操作過(guò)程中，線路首端斷路器操作至熱備用后，線路末端在按調(diào)度令切除該空載線路時(shí)，首端熱備用的5653斷路器(接線圖見(jiàn)圖1)C相母線側(cè)斷口合閘電阻發(fā)生爆炸，合閘電阻靜觸頭燒斷掉落地上，外瓷套碎片橫飛，造成該斷路器A、B、C三相部分瓷瓶不同程度受損。

圖1 電網(wǎng)接線圖

2.2 故障原因分析

2.2.1 過(guò)電壓沖擊

1)操作過(guò)電壓:過(guò)電壓理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)電壓測(cè)試結(jié)果都表明，切除空線路時(shí)產(chǎn)生的操作過(guò)電壓沒(méi)有超出設(shè)備的絕緣耐受水平。

2)雷電過(guò)電壓:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天氣記錄，5653斷路器故障時(shí)刻，天氣晴好，從雷電定位系統(tǒng)上也未查到線路沿線有雷電信息，可排除故障是由雷擊過(guò)電壓引起。

3)參數(shù)諧振過(guò)電壓:在線路參數(shù)發(fā)生改變后，有可能形成參數(shù)諧振過(guò)電壓。從該線路開(kāi)斷后的錄波圖和仿真計(jì)算表明，并沒(méi)有出現(xiàn)這種情況。

2.2.2 斷路器外部污閃

在潮濕條件下，斷路器瓷套表面附著的污穢物將使其絕緣水平降低，從而存在導(dǎo)致瓷套外表面閃絡(luò)的可能性。但由故障錄波圖可知，在故障時(shí)刻該斷路器斷口所承受的電壓值沒(méi)有超過(guò)設(shè)計(jì)值和斷路器的絕緣水平，因此排除斷路器由于外部污閃直接導(dǎo)致故障的可能性。

2.2.3 斷路器開(kāi)斷故障

當(dāng)斷路器非同期開(kāi)斷時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)高的過(guò)電壓。從實(shí)際三相開(kāi)斷錄波圖上分析，試驗(yàn)結(jié)果符合技術(shù)規(guī)范要求。該假設(shè)也不成立。

2.2.4 斷路器合閘電阻內(nèi)部缺陷

1)合閘電阻設(shè)計(jì)缺陷:同相斷路器的兩只合閘電阻，其工作狀態(tài)是完全一致的，如果是合閘電阻通流容量和電場(chǎng)設(shè)計(jì)缺陷，不會(huì)只有一側(cè)發(fā)生爆炸而另一側(cè)完好;根據(jù)同類型的合閘電阻歷史運(yùn)行情況，沒(méi)有記錄顯示該類型合閘電阻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者絕緣設(shè)計(jì)上存在明顯缺陷。

2)合閘電阻裝配過(guò)程中存在缺陷:合閘電阻安裝過(guò)程中如果出現(xiàn)間隙距離不夠、內(nèi)部有導(dǎo)電異物或電阻片破損的情況，將影響其內(nèi)絕緣性能和通流性能。解體檢查非故障側(cè)合閘電阻表明:動(dòng)、靜觸頭間隙符合技術(shù)規(guī)范要求，內(nèi)部也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有導(dǎo)電異物。

3)合閘電阻在運(yùn)輸途中損壞:斷路器解體過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，故障側(cè)和未發(fā)生故障側(cè)的合閘電阻內(nèi)部均有電阻片損壞，并且開(kāi)裂移位，電阻片破損并向不同方向凸出，具有運(yùn)輸過(guò)程中異常顛簸損壞的特征。由于合閘電阻為動(dòng)靜兩端結(jié)構(gòu)，動(dòng)端有24片電阻閥片，靜端41片電阻閥片，靜端靠近外側(cè)，且采用“懸梁臂”式結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，極易由于運(yùn)輸途中控制不當(dāng)?shù)犬惓Ｇ闆r產(chǎn)生的垂直沖擊力造成受損。這與解體檢查中發(fā)現(xiàn)靜端基座處電阻片損壞情況更為嚴(yán)重的現(xiàn)象是一致的。

4)合閘電阻動(dòng)靜觸頭結(jié)構(gòu)不對(duì)中:在本次檢查中，損壞的合閘電阻側(cè)，其動(dòng)、靜觸頭存在輕微程度的不對(duì)中情況，雖就相關(guān)痕跡而言，應(yīng)不足以直接導(dǎo)致合閘電阻和絕緣管受損，但是在電阻片已損壞前提下，動(dòng)、靜觸頭的受力不對(duì)中引起操作時(shí)的輕微撞擊將加劇已開(kāi)裂的電阻片的脫落，最終造成損壞的電阻片掉落到瓷套內(nèi)，從而導(dǎo)致故障。

圖2 斷路器合閘電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

綜上分析，斷路器合閘電阻爆炸原因?yàn)?合閘電阻在運(yùn)輸沖擊或動(dòng)靜觸頭不對(duì)中產(chǎn)生撞擊等相關(guān)力的作用下，合閘電阻片受損;破損的電阻碎片掉落到合閘電阻絕緣瓷套底部，并在操作震動(dòng)和電場(chǎng)力的作用下逐漸向合閘電阻絕緣瓷套中部移位，造成動(dòng)靜觸頭間隙附近有電阻碎片存在，電場(chǎng)畸變，絕緣降低，無(wú)法承受正常運(yùn)行電壓而擊穿。

3 開(kāi)蓋檢查的必要性

3.1 該型合閘電阻結(jié)構(gòu)分析

該型斷路器所采用的合閘電阻，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為“懸梁臂”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得合閘電阻對(duì)運(yùn)輸條件要求較高，裝配過(guò)程中工藝控制不嚴(yán)，或者因?yàn)橹亓ψ饔檬沟弥谓^緣管產(chǎn)生輕微變形，產(chǎn)生對(duì)中不良情況，也有可能造成電阻片受損或脫落。該合閘電阻結(jié)構(gòu)的特殊性使得類似隱患具有一定普遍性，應(yīng)提早發(fā)現(xiàn)并處理，否則極易導(dǎo)致故障發(fā)生。

3.2 常規(guī)試驗(yàn)手段的局限

在斷路器合閘電阻安裝完成后，主要進(jìn)行電阻值及投入時(shí)間的檢測(cè)。但針對(duì)上述隱患，僅僅依靠電阻值檢測(cè)，其靈敏性是不足的。

這是因?yàn)?，該型斷路器所采用的合閘電阻，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為“懸梁臂”結(jié)構(gòu)，單片電阻值為3.3Ω±10%，總電阻值約為220Ω左右，合閘電阻檢測(cè)值不應(yīng)超過(guò)出廠值的±5%，也即±11Ω左右。但當(dāng)合閘電阻整串中有一片或幾片電阻片存在破損而又為完全斷裂、脫落時(shí)，其電阻值變化是極其微小的，常規(guī)電阻儀是無(wú)法有效檢出的。

同樣地，對(duì)于對(duì)中情況不良的隱患，既有可能造成受損電阻片逐步脫落，也有可能使電阻片受損，是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，更是無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有的檢測(cè)項(xiàng)目有效地檢出。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于該型合閘電阻結(jié)構(gòu)的特殊性，在外部條件影響下，產(chǎn)生電阻片受損的可能性較高，而又無(wú)法通過(guò)常規(guī)的檢測(cè)手段有效檢出，因此，比較有效的手段就是對(duì)合閘電阻的開(kāi)蓋檢查避免類似故障的發(fā)生。建議在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)加裝加速度沖撞記錄儀，同時(shí)，謹(jǐn)慎選用帶合閘電阻斷路器。對(duì)在運(yùn)的設(shè)備，應(yīng)定期開(kāi)展校核工作，如果因系統(tǒng)運(yùn)行方式變化，不帶合閘電阻，其操作過(guò)電壓水平也能滿足規(guī)程要求的，應(yīng)考慮及時(shí)拆除合閘電阻。

［1］余長(zhǎng)江，王吉先編.射線探傷檢測(cè)裝置.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011

［2］中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合(DL T620－1997)中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部發(fā)布，1997GB311.2－2002高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合使用導(dǎo)則和雷電過(guò)電壓確定的(單回線路中相除外)

［3］谷定燮等.取消500 kV斷路器合閘電阻有關(guān)緣配合研究。