徐 羚，周 寧

（1.上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 200240；2.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200333）

上海500kV新余變電站于2012年6月5日投運(yùn)，是500kV南橋及泗涇分區(qū)的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著上海西南部的電力供應(yīng)重任；500kV系統(tǒng)采用3／2開關(guān)接線方式，目前連接南橋變、泗涇變各兩回。新余變500kV側(cè)系統(tǒng)采用蘇州阿?，m（ALSTOM）公司生產(chǎn)的T155－2H－GIS開關(guān)設(shè)備，其中隔離開關(guān)型號(hào)為T155－DS，采用分相操作系統(tǒng)，每相配1臺(tái)T155－ME電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，該設(shè)備在500kV系統(tǒng)使用為全國(guó)首例。

2013年2月期間，新余變500kV側(cè)系統(tǒng)在倒閘操作過(guò)程中，有5只隔離開關(guān)（50531、50221、50122、50111、50231）發(fā)生了非全相分合閘故障，1只隔離開關(guān)（50131）發(fā)生了合閘不到位故障。為了找到500kV隔離開關(guān)在操作過(guò)程中發(fā)生故障的原因和解決措施，新余變?cè)黾恿?次500kV倒閘操作，泗余5152線被迫停役27天，不但大大增加了設(shè)備計(jì)劃外停電時(shí)間，還導(dǎo)致新余變與泗涇變之間一直處于單回線運(yùn)行狀態(tài)，給上海電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了較大隱患。

1 故障原因分析

1.1 隔離開關(guān)非全相動(dòng)作

在倒閘操作過(guò)程中，新余變500kV H－GIS隔離開關(guān)在分合閘過(guò)程中多次發(fā)生兩相動(dòng)作，一相未動(dòng)的狀況。設(shè)備廠方人員在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員的配合下對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行檢查。在檢查過(guò)程中通過(guò)隔離開關(guān)遙控試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障相隔離開關(guān)的分合閘繼電器觸頭在帶電后不吸合，檢查分合閘繼電器各項(xiàng)參數(shù)正常，懷疑其觸頭可能存在“澀卡”，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)處理后重試恢復(fù)正常。

由于此類故障［1］發(fā)生多次，廠方人員一時(shí)無(wú)法確認(rèn)其他隔離開關(guān)的分合閘繼電器是否存在同類故障隱患，因此在進(jìn)行故障線路停電檢修時(shí)，將發(fā)生故障的隔離開關(guān)分合閘繼電器拆下，送至法國(guó)總部檢驗(yàn)，以期找到故障原因和解決措施。

1.2 隔離開關(guān)合閘不到位

2013年2月3日19：30，在對(duì)新余變1號(hào)主變50131隔離開關(guān)進(jìn)行合閘操作中，發(fā)生了該隔離開關(guān)合閘不到位（但后臺(tái)自動(dòng)化操作顯示屏顯示已處于合閘位置），500kV第一、二回路匯控柜交流電源失電，5013開關(guān)B相電容器爆裂。

1.2.1 故障直接原因

繼保人員在運(yùn)維人員的配合下，對(duì)故障設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)4種狀況。一是隔離開關(guān)在操作過(guò)程中，觸頭間存在嚴(yán)重放電痕跡，如圖1（a）所示；二是泗余線5011開關(guān)回路匯控柜內(nèi)的加熱器電源小開關(guān)（C16）、總開關(guān)（K40）及500kV第一／第二回路交流電源操作箱內(nèi)的交流電源切換裝置（即備自投）一段出線總開關(guān)（C63）跳閘；三是501127接地隔離開關(guān)C相的加熱器后部擋板有焦黑的痕跡，如圖1（b）所示；四是加熱器火線絕緣外皮破損，內(nèi)部銅線裸露，加熱器外殼有燒熔的痕跡，如圖1（c）所示。

圖1 故障設(shè)備狀況

分析認(rèn)為，由于501127接地隔離開關(guān)C相的加熱器導(dǎo)線絕緣外皮破損，在50131隔離開關(guān)合閘操作過(guò)程中，震動(dòng)導(dǎo)致加熱器導(dǎo)線裸露銅芯與外殼接觸形成“接地”短路（匯控柜內(nèi)所有部件外殼均接地），交流操作電源“接地”跳閘，合閘電機(jī)“失電”停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使隔離開關(guān)合閘不到位。

1.2.2 故障間接原因

通過(guò)分析技術(shù)圖紙與核實(shí)設(shè)備安裝狀況，確認(rèn)了500kV第一／第二回路現(xiàn)場(chǎng)交流電源操作箱內(nèi)的泗余線5011開關(guān)回路匯控柜加熱器電源小開關(guān)（C16）、總開關(guān)（K40）及交流電源切換裝置一段出線總開關(guān)（C63）的接線，如圖2所示。

圖2 500kV回路現(xiàn)場(chǎng)操作箱交流電源接線

由圖2可以看出，500kV第一／第二回路現(xiàn)場(chǎng)交流電源箱內(nèi)的501127接地隔離開關(guān)C相加熱器回路在發(fā)生“接地”故障后，其泗余5011線開關(guān)匯控柜加熱器電源回路小開關(guān)（C16）應(yīng)跳閘從而隔離故障點(diǎn)，泗余線5011開關(guān)匯控柜回路的交流電源總開關(guān)（K40）及交流電源切換裝置一段出線總開關(guān)（C63）在故障隔離后不應(yīng)再跳閘。排除K40、C63開關(guān)本身存在故障的前提下（現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)K40、C63開關(guān)正常），C16、K40、C63開關(guān)同時(shí)跳閘，說(shuō)明該“接地”故障所產(chǎn)生的短路電流，使3個(gè)開關(guān)都達(dá)到了瞬時(shí)動(dòng)作條件。

結(jié)合圖3所示C系列與K系列開關(guān)動(dòng)作特性曲線可知，當(dāng)短路電流達(dá)到8倍額定電流以上（C系列開關(guān)瞬時(shí)動(dòng)作電流為5倍額定電流，K系列開關(guān)瞬時(shí)動(dòng)作電流為8倍額定電流）時(shí)，3個(gè)開關(guān)才會(huì)同時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作。而從圖1（c）所示的現(xiàn)場(chǎng)加熱器外殼熔化程度來(lái)看，故障時(shí)的短路電流超過(guò)300A，滿足3個(gè)開關(guān)（額定電流40A）同時(shí)瞬時(shí)跳閘的條件。

500kV第一／第二回路現(xiàn)場(chǎng)交流電源操作箱的工作電源，引自新余變380V站用電系統(tǒng)的一段、二段母線。正常運(yùn)行時(shí)一段為常用電源，二段為備用電源。當(dāng)一段母線失電后，交流電源切換裝置會(huì)自動(dòng)切換使二段備用電源投入，以確?，F(xiàn)場(chǎng)交流電源操作箱不失電。但上述故障導(dǎo)致C63開關(guān)跳閘，使現(xiàn)場(chǎng)電源操作箱的常用電源消失，交流電源切換裝置并未動(dòng)作。繼保人員通過(guò)仔細(xì)核查圖紙并咨詢廠家人員后得知，該交流電源切換裝置必須滿足：常用電源的交流出線總開關(guān)跳閘；380V站用電系統(tǒng)一段失電，才能執(zhí)行“備自投”。而上述故障僅導(dǎo)致常用電源的交流出線總開關(guān)（C63）跳閘，380V站用電系統(tǒng)一段并未失電，因此交流電源切換裝置的“備自投”條件不滿足。

圖3 C型及K型電源開關(guān)特性曲線

為了分析導(dǎo)致50131隔離開關(guān)在后臺(tái)自動(dòng)化操控屏上的位置指示與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置指示不一致的原因，繼保人員對(duì)該隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)的動(dòng)作響應(yīng)速度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，仔細(xì)核查了制造廠家提供的現(xiàn)場(chǎng)安裝圖紙等相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)新余站500kV H－GIS隔離開關(guān)的輔助接點(diǎn)在配置上存在問(wèn)題：后臺(tái)自動(dòng)化操控屏的位置指示輔助接點(diǎn)是快速翻轉(zhuǎn)型的，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置指示輔助接點(diǎn)是普通型的。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，接入后臺(tái)自動(dòng)化操控屏的位置指示輔助接點(diǎn)，從分到合約為707 ms，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置指示輔助接點(diǎn)則需要4 701 ms左右，比前者慢了約4 000ms。

根據(jù)后臺(tái)自動(dòng)化操控信息記錄，50131隔離開關(guān)在合閘過(guò)程中，其接入后臺(tái)自動(dòng)化操控屏的位置指示輔助接點(diǎn)先行閉合，2s后泗余5011線開關(guān)匯控柜加熱器電源回路小開關(guān)（C16）跳閘（內(nèi)部“接地”故障所致），導(dǎo)致隔離開關(guān)因合閘電機(jī)“失電”停轉(zhuǎn)而合閘不到位（與其“同步”的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置輔助接點(diǎn)也處于“未閉合”正確狀態(tài)），從而出現(xiàn)后臺(tái)自動(dòng)化操控屏位置指示與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置指示不一致現(xiàn)象。

2 事故處理及運(yùn)維反措

通過(guò)對(duì)新余變500kV隔離開關(guān)故障原因的分析，提出了9條相應(yīng)的事故處理辦法及運(yùn)維反事故措施。

一是更換在操作中發(fā)生故障的隔離開關(guān)分合閘接觸器；二是更換50131隔離開關(guān)及5013開關(guān)內(nèi)部6只電容器；三是重新設(shè)計(jì)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)，更換后臺(tái)遙信輔助接點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械位置指示輔助接點(diǎn)，確保響應(yīng)速度一致；四是敦促?gòu)S方盡快查明問(wèn)題接觸器觸頭卡澀原因并制定相應(yīng)的缺陷處理方案；對(duì)匯控柜內(nèi)各類部件的接線重新排查，消除導(dǎo)線表皮破損的隱患；五是在新余變現(xiàn)場(chǎng)增加500kV隔離開關(guān)分合閘接觸器備品；六是重新校核、調(diào)整交流電源空開配置方式，將匯控柜內(nèi)的交流電源總開關(guān)（K40型號(hào)）更換為K63型號(hào)［2］，消除內(nèi)部低壓交流回路“接地”故障時(shí)出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象；七是將現(xiàn)場(chǎng)交流電源箱內(nèi)的交流電源切換裝置出線總開關(guān)（C63）改為不帶脫扣保護(hù)的開關(guān)，防止因“接地”故障導(dǎo)致的交流電源箱“失電”；八是運(yùn)維人員加強(qiáng)500kV設(shè)備特巡，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的缺陷要及時(shí)上報(bào)，盡快消除缺陷；九是熟悉和掌握站內(nèi)低壓交流回路圖紙，以便在事故處理時(shí)快速隔離故障點(diǎn)［3］。

3 結(jié)語(yǔ)

新余變電站500kV側(cè)系統(tǒng)T155－2H－GIS成套開關(guān)設(shè)備投運(yùn)后，對(duì)500kV隔離開關(guān)在操作過(guò)程中發(fā)生故障的直接與間接原因進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)T155－2型開關(guān)設(shè)備存在隱患，交流操作電源在開關(guān)選型、保護(hù)配置、輔助接點(diǎn)配置等設(shè)計(jì)上存在不合理之處，給出了相應(yīng)的事故處理方案，并提出了設(shè)備部件質(zhì)量檢查、交流電源開關(guān)選型、自動(dòng)化輔助接點(diǎn)選用及設(shè)備日常運(yùn)維等方面的反事故措施。

［1］吳智霞.某500kV變電站隔離開關(guān)合閘中途傳動(dòng)機(jī)構(gòu)突然停止導(dǎo)致出線阻波器損壞等異常情況分析［J］.科技致富向?qū)В?012（26）：98.

［2］周鐵塔.開關(guān)電源的選型與維護(hù)［J］.電力系統(tǒng)通信，1997（2）：14－17.

［3］周聲華.新余站500kV H－GIS現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程［S］.上海市電力公司檢修公司，2012.