潘 巖，章海斌，馬 凱，黃道均，施 雯，張 劍，張曉明

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司,安徽 合肥 230009)

0 引言

隨著高壓電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS(氣體絕緣封閉式組合開(kāi)關(guān)設(shè)備)在電力系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用。GIS具有占地面積小、運(yùn)行可靠、對(duì)環(huán)境清潔度要求低等諸多優(yōu)點(diǎn)。

目前，相較于AIS(空氣絕緣電氣設(shè)備)，GIS設(shè)備具有高度集成性與密封性等特點(diǎn)，這就使GIS設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)無(wú)法肉眼直接觀察，需要通過(guò)電氣指示與機(jī)械指示間接觀察。若GIS設(shè)計(jì)不合理或裝配工藝不達(dá)標(biāo)，極有可能造成GIS設(shè)備外部機(jī)構(gòu)與氣室內(nèi)部機(jī)構(gòu)之間傳動(dòng)失效，從而造成設(shè)備故障，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。

本文介紹了一起因設(shè)備廠家裝配工藝不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的某站500 kV閘刀傳動(dòng)失效，進(jìn)而引發(fā)的單相接地短路故障案例原因分析與處理，同時(shí)介紹了避免GIS閘刀傳動(dòng)失效的判斷方法，以期為GIS開(kāi)關(guān)類設(shè)備氣室內(nèi)部的實(shí)際狀態(tài)判別提供參考。

1 故障及排查情況

2020年3月24日，某500 kV變電站對(duì)500 kV 5022斷路器進(jìn)行轉(zhuǎn)檢修過(guò)程中，該斷路器相關(guān)5735線路兩套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，5023開(kāi)關(guān)A相跳閘，重合閘動(dòng)作，溝通三相動(dòng)作，開(kāi)關(guān)三相跳閘，一次接線如圖1所示。

圖1 一次接線圖

該站500 kV設(shè)備為3/2接線的HGIS設(shè)備，5735線出線套管兩側(cè)斷路器編號(hào)分別為5022開(kāi)關(guān)、5023開(kāi)關(guān)。故障發(fā)生后，檢查5022與5023開(kāi)關(guān)間隔一次設(shè)備外觀均正常，電氣與機(jī)械指示均正確，5735線路壓變與避雷器外觀也無(wú)異常。檢查SOE時(shí)間順序記錄如表1所示。

表1 SOE時(shí)間順序表

對(duì)SOE事件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)運(yùn)維人員在操作過(guò)程中順序正確無(wú)誤，排除人為操作失誤因素。

對(duì)設(shè)備相關(guān)氣室進(jìn)行SF氣體組分分析，發(fā)現(xiàn)50222閘刀與502227接地閘刀A相共用氣室氣體組分異常，具體如表2所示。

表2 氣室氣體組分表

對(duì)50222閘刀A相氣室氣體組分分析，判斷該氣室發(fā)生了放電故障，斷定故障點(diǎn)位于50222閘刀與502227接地閘刀A相共用氣室。

50222閘刀生產(chǎn)廠家為西安西電開(kāi)關(guān)電氣有限公司，生產(chǎn)日期為2017年9月，投運(yùn)日期為2018年6月，該設(shè)備自投運(yùn)以來(lái)未進(jìn)行過(guò)任何操作。

2 故障原因確認(rèn)及分析

2.1 故障原因確認(rèn)

確認(rèn)故障氣室后，隨即申請(qǐng)將5375線路轉(zhuǎn)檢修進(jìn)行故障檢查與處理。

首先對(duì)50222閘刀氣室進(jìn)行X光檢查，以判斷氣室內(nèi)部50222閘刀與502227閘刀的真實(shí)狀態(tài)，如圖2和圖3所示。

(a)502227閘刀氣室內(nèi)部真實(shí)狀態(tài)(合閘) (b)502227閘刀外部機(jī)械指示圖2 502227閘刀X光與外部指示對(duì)比圖

(a)50222閘刀氣室內(nèi)部真實(shí)狀態(tài)(合閘) (b)50222閘刀外部機(jī)械指示圖3 50222閘刀X光圖片與外部指示對(duì)比圖

由圖2(a)X光檢測(cè)照片與圖2(b)外部機(jī)械指示對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，502227接地閘刀氣室內(nèi)部真實(shí)狀態(tài)與外部機(jī)械指示一致，接地閘刀處于合閘狀態(tài)。而由圖3發(fā)現(xiàn)50222閘刀氣室內(nèi)部狀態(tài)與外部機(jī)械指示不一致，內(nèi)部閘刀處于合位，而外部機(jī)械指示處于分位。

隨后對(duì)50222閘刀傳動(dòng)部位進(jìn)行X光檢測(cè)，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)50222閘刀傳動(dòng)部件固定螺栓疑似脫落。

確認(rèn)原因后立即展開(kāi)50222閘刀及5375線出線套管(共氣室)更換工作，并將故障氣室返廠解體檢修，發(fā)現(xiàn)接地開(kāi)關(guān)靜側(cè)屏蔽對(duì)應(yīng)的殼體內(nèi)壁有黑色噴濺痕跡，具有明顯的氣室內(nèi)部放電特征，如圖5所示。

圖4 50222閘刀傳動(dòng)部件X射線圖片

圖5 50222閘刀氣室內(nèi)部圖

對(duì)50222閘刀氣室內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢修，發(fā)現(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)側(cè)絕緣拉桿上的拐臂與所連接的動(dòng)觸頭上的連扳異常脫開(kāi)，連接銷釘及兩側(cè)的黃銅墊圈脫落，具體如圖6所示。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，拐臂與連桿之間的銷釘未見(jiàn)明顯的防松膠痕跡，未達(dá)到場(chǎng)內(nèi)裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)。所以，該銷釘脫落是由于廠內(nèi)裝配工藝不達(dá)標(biāo)，防松膠涂覆不足導(dǎo)致的。本次單相接地短路是由廠內(nèi)裝配工藝不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的設(shè)備故障。

圖6 隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭傳動(dòng)部件

2.2 故障原因分析

50222閘刀內(nèi)部傳動(dòng)部件如圖7所示，3號(hào)方框?yàn)楦綦x開(kāi)關(guān)傳動(dòng)連板與閘刀動(dòng)觸頭相連的位置，2號(hào)方框部分為連板傳動(dòng)環(huán)節(jié)，圖中1號(hào)方框中的拐臂為絕緣拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)拐臂，由外部閘刀機(jī)構(gòu)通過(guò)絕緣拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到控制氣室內(nèi)部閘刀分合的目的，該拐臂通過(guò)銷釘與連板相連。

圖7 50222閘刀內(nèi)部傳動(dòng)示意圖(合閘狀態(tài))

正常情況下，當(dāng)后臺(tái)發(fā)出分閘指令后，50222閘刀氣室外部機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)絕緣連桿帶動(dòng)1號(hào)方框內(nèi)的拐臂轉(zhuǎn)動(dòng)，拐臂在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)連桿動(dòng)作，閘刀的動(dòng)觸頭便朝著水平向分閘方向移動(dòng)。

當(dāng)1號(hào)方框內(nèi)部的拐臂與連桿之間的銷釘脫落，拐臂與連桿傳動(dòng)失效，即拐臂正常轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿與閘刀動(dòng)觸頭并未動(dòng)作，仍處于合閘狀態(tài)。但此時(shí)閘刀氣室外部機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的輔助開(kāi)關(guān)已經(jīng)切換到位，信號(hào)回路判斷50222閘刀處于分位，邏輯閉鎖與電氣閉鎖已經(jīng)均符合邏輯，地刀帶電合閘，發(fā)生跳閘事故。

3 缺陷排查措施

GIS設(shè)備對(duì)于閘刀的實(shí)際狀態(tài)無(wú)法直接肉眼判斷，且閘刀與地刀之間沒(méi)有機(jī)械閉鎖，當(dāng)發(fā)生類似傳動(dòng)失效故障時(shí)，極易發(fā)生帶電合地刀的惡性事故，所以我們可以通過(guò)X射線技術(shù)來(lái)判斷閘刀在氣室內(nèi)部的實(shí)際狀態(tài)。

在發(fā)生此類惡性事故后，檢修人員首先對(duì)故障搶修停電范圍內(nèi)的9臺(tái)27相閘刀氣室內(nèi)部實(shí)際位置進(jìn)行X射線檢測(cè)均在分閘位置，如圖8所示。

隨后又組織對(duì)全站運(yùn)行中的500 kV GIS閘刀傳動(dòng)部件進(jìn)行X射線檢測(cè)，運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的閘刀傳動(dòng)部位X光如圖9所示。

圖8 停電范圍內(nèi)閘刀X射線圖

圖9 運(yùn)行區(qū)域內(nèi)閘刀傳動(dòng)部位圖

可以看出所有閘刀均在合閘位置，拐臂都在伸直的位置，但是無(wú)法看到拐臂的細(xì)節(jié)，如定位螺釘、防松膠等等。

4 總結(jié)

本次單相接地短路故障給電網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)了不利的影響，是一起因設(shè)備制造廠裝配工藝不達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致的設(shè)備故障。為了防止類似設(shè)備故障再次發(fā)生，在組合電器的制造組裝環(huán)節(jié)要嚴(yán)格落實(shí)工藝管控要求，加強(qiáng)裝配工藝環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理。此外在后期運(yùn)行過(guò)程中，借助X光檢測(cè)技術(shù)來(lái)綜合判斷GIS閘刀設(shè)備內(nèi)部觸頭的真實(shí)狀態(tài)，以期達(dá)到設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。