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        御道口550 kV HGIS斷路器絕緣故障原因研究

        2018-12-21 03:25:26張雪巖李永剛閆利欽
        機(jī)電信息 2018年36期
        關(guān)鍵詞:拉桿氣泡斷路器

        張雪巖 李永剛 閆利欽

        (國網(wǎng)張家口供電公司,河北張家口075000)

        0 引言

        作為滅弧和開斷線路的裝置,高壓斷路器肩負(fù)著控制和保護(hù)雙重任務(wù),其電氣動(dòng)作也最為頻繁[1]。因此,高壓斷路器性能優(yōu)劣、工作是否可靠是決定電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素[2]。但由于受設(shè)計(jì)生產(chǎn)、運(yùn)行工況等因素的影響,斷路器在系統(tǒng)中發(fā)生故障的概率較大[3-5]。本文對御道口550 kV HGIS斷路器絕緣故障原因進(jìn)行了分析,可為相關(guān)人士提供案例參考,以期加強(qiáng)斷路器故障診斷,提前發(fā)現(xiàn)潛在故障。

        1 事故發(fā)生現(xiàn)象和基本情況

        御道口550 kV HGIS斷路器共3串6個(gè)間隔,故障位置如圖1所示,9月22日在送電過程中第4串CB41 B相氣室出現(xiàn)絕緣故障。

        圖1 斷路器故障位置

        該站現(xiàn)場安裝一次完成后,對設(shè)備按出廠耐壓值的90%進(jìn)行了現(xiàn)場耐壓試驗(yàn),在線超聲波檢測局放,沒有發(fā)現(xiàn)異常。對變壓器進(jìn)行沖擊帶電試驗(yàn),CB41兩側(cè)DS一直處于合閘狀態(tài);第一次合CB41,大約10 min后斷開;相隔30 min第二次合CB41,16 s后母差保護(hù)動(dòng)作,1M上所有斷路器跳閘,1M停電。

        2 設(shè)備返廠解體檢查情況

        將放電斷路器所在間隔返廠解體檢修,發(fā)現(xiàn)蓋板內(nèi)部表面有黑色積炭粉塵,有明顯的放電痕跡,表面積炭嚴(yán)重,絕緣拉桿炸裂成兩段,拆出炸裂拉桿上段,拉桿從絕緣件與金屬件連接部位炸裂,金屬接頭表面熏黑,絕緣部分?jǐn)嗔选>植空亚闆r如圖2所示,其中圖2(a)為炸斷后拉桿上段,1為拉桿接頭部位,端部與絕緣桿連接;2為拉桿金屬部位,朝向滅弧室側(cè)。

        3 故障原因初步分析

        從解體檢查情況初步確定本次絕緣故障為絕緣拉桿發(fā)生沿面放電,在熱效應(yīng)影響下炸裂,繼而母差保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘。接下來綜合考慮設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝配質(zhì)量、絕緣拉桿制造過程等方面,分析絕緣拉桿沿面放電的原因。

        圖2 拉桿炸斷及局部燒蝕圖

        3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)分析

        御道口站550 kV HGIS設(shè)備于20世紀(jì)80年代引進(jìn)日本三菱技術(shù),之后增設(shè)粒子捕捉器、加大罐體直徑,優(yōu)化了電場,增大了絕緣裕度。因此,可排除結(jié)構(gòu)方面的原因。

        3.2 設(shè)備裝配質(zhì)量分析

        如果裝配不當(dāng)造成卡塞,斷路器分合閘過程中會(huì)使絕緣拉桿出現(xiàn)微裂紋,導(dǎo)致絕緣拉桿表面電場畸變。但從拆除的零部件分析:拉桿金屬部分整個(gè)圓面摩擦痕跡均勻,未發(fā)現(xiàn)局部壓痕,所以傳動(dòng)部分不存在卡塞。從生產(chǎn)過程分析:斷路器在廠內(nèi)及現(xiàn)場都完成了機(jī)械試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。通過以上分析,可排除裝配問題。

        3.3 絕緣拉桿制造過程分析

        該絕緣拉桿結(jié)構(gòu)為玻璃浸膠管型,生產(chǎn)過程為玻璃布層層纏繞,然后浸膠。應(yīng)是絕緣拉桿在纏繞過程中出現(xiàn)問題,導(dǎo)致層間存在氣孔這一缺陷。絕緣拉桿浸膠后,從外表面無法發(fā)現(xiàn)此缺陷,如果缺陷在層間且靠近內(nèi)表面,耐壓局放也可正常通過。但是當(dāng)絕緣拉桿中有氣泡存在時(shí),原來的電場分布會(huì)發(fā)生畸變,大大降低放電的擊穿電壓。

        至此可推測故障發(fā)生過程:首先在內(nèi)部氣泡中放生局部放電,產(chǎn)生大量的高能粒子,在強(qiáng)電場作用下加速碰撞形成電子崩,導(dǎo)致介質(zhì)擊穿放電,當(dāng)缺陷劣化至絕緣拉桿外表面時(shí),發(fā)生劇烈的沿面放電。過程中釋放大量熱量,介質(zhì)的溫度急劇上升,由于氣泡存在的位置不均使介質(zhì)溫度分布不均勻,從而導(dǎo)致絕緣拉桿斷裂。

        4 結(jié)語

        絕緣拉桿作為斷路器內(nèi)部的傳動(dòng)件和絕緣件,位于內(nèi)部高低電位之間,對其機(jī)械性能和絕緣性能要求極高,若其表面與層間存在氣孔,當(dāng)設(shè)備帶電時(shí),絕緣拉桿靠近滅弧室高電位區(qū)的氣孔發(fā)生局部放電,隨著局部放電的持續(xù),缺陷劣化至絕緣拉桿外表面,最終導(dǎo)致絕緣拉桿沿面放電。

        結(jié)合該次故障原因分析,建議設(shè)備檢驗(yàn)及生產(chǎn)單位進(jìn)一步改善設(shè)備制造工藝,避免由于絕緣材料中氣泡的干擾降低絕緣強(qiáng)度;另外加強(qiáng)對絕緣拉桿內(nèi)部氣泡量的檢測,將該項(xiàng)作為檢測指標(biāo),設(shè)備的耐壓局放測試要注意多點(diǎn)測試,不可以點(diǎn)代面,以偏概全。

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