500kV 变电站断路器故障分析

刘冠辰，王孟，吴章勤，徐辉，刘荣海

(1.华北电力大学机械工程系，河北 保定 071000;2.云南电网有限责任公司公司研究生工作站，昆明 650217;3.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217;4.云南试验研究院(集团)有限公司，昆明 650217)

0 前言

断路器是电力系统中负责控制和保护重要的设备，针对断路器工作的可靠性需要重视，最大限度的减少故障的发生［1－2］。某500 kV 变电站断路器成功的对其所带的Ⅰ回线路进行分闸操作，此断路器处于热备用状态。对侧Ⅰ回线断路器进行分闸操作，断路器发生故障并爆炸;该线路为紧凑型单回线路、双侧配高抗设计。

1 故障分析

1.1 解体故障电阻

拆除故障电阻残留的动触头和机构部分并进行了解体，发现电阻动触头处于正常分位位置，但是屏蔽罩有电弧烧伤痕迹;电阻片有过热现象，有两片破裂;电阻片结合部有银色金属颗粒;电阻片间的薄铜片有过热现象。

电阻的绝缘管虽然有碳化现象，但仍然有一定强度;连接动触头的绝缘拉杆从电阻基座处至动触头连接处已碳化，而且合闸电阻机构箱动作正常［3－5］。

1.2 工频耐压试验

由于电力设备在运行时会受到雷电过电压、内外过电压、最高工作电压的频繁作用，导致绝缘故障成为了电力设备运行中最容易出现的故障。目前，交流工频耐压试验是行业内鉴定电气设备绝缘强度最有效的考核方法［6－8］。

工频耐压试验作为一种预防性试验，是发电站、供配电系统及科研单位等所必需的试验类型，它用于对各种电气产品、电器元件、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验，考察试件的绝缘水平，发现被试品的绝缘缺陷，衡量过电压的能力。将合闸电阻抽真空，并充入SF6气体至0.6MP，针对损坏侧和未损坏侧合闸电阻分别进行工频耐压试验，在合闸电阻两侧施加高电压，保持60s 后均未击穿;并且通过测量高电压下的介损值，更好地反映了电容器运行时的绝缘状态。通过工频耐压试验和均压电容器的检测均未发现异常状况。

1.3 未损坏电阻解体

针对未损坏合闸电阻解体，检查合闸电阻的对中情况，结果正常，解体合闸电阻，动侧电阻片正常;静侧根部电阻片有开裂现象，铜片部分区域变色;电阻动触头有轻微电弧烧伤现象，灭弧室本体解体，结果正常。

2 X 射线DR 检测

X 射线DR 检测开始出现，DR 成像质量明显高于胶片成像，而且数字平板检测器(FPD)可快速捕捉到X 射线所携带的信息，动态范围大。DR 检测还可针对电力行业中特殊的设备，如气体绝缘开关(GIS)，进行带电作业，提高了检测效率的同时，还减少了停电检修、拆解罐体的时间及其相应的损失。DR 检测可以清晰的看到合闸电阻内部的情况，经过针对合闸电阻全面的排查后，发现更换后的断路器合闸电阻完好无损。在发生事故之前对合闸电阻进行X 射线DR 检测，此类事故发生的概率将会降低。

3 原因分析

1)合闸电阻如果内部有导电异物，则影响其内绝缘性能，可以引起内部的击穿，解体的电阻和现场损坏的合闸电阻没有发现异物，因此排除内部有导电异物的可能性。

2)若电阻在运行中产生了金属颗粒，则可能造成合闸电阻内绝缘的降低。但根据实验表明，同相断路器的两只合闸电阻，其工作状态完全一致;未爆炸的合闸电阻虽然有电阻片破裂现象，但未发现金属颗粒;且合闸电阻通过了所有的型式试验，因此正常运行中的电阻片不会产生金属颗粒，因此排除该假设。

3)从解体情况来看，电阻片破损，并向不同方向凸出，具有运输过程中异常颠簸损坏的显著特征;若损坏的电阻片并未发生部分脱落，单断口也能承受500 kV 的工频耐压;但如果电阻片由于运输、地震等原因引起部分脱落，将引起绝缘的降低。如果电阻片局部脱落，必将影响整个断口的绝缘性能，断口在过电压的冲击下首先击穿，导致合闸电阻爆炸。

经解体分析，推断本台断路器在运输过程中出现异常状况或特定的交通环境下运输不规范与电阻片的破裂有极大的关系。但事故后的DR 检测可以清晰的看出断路器合闸电阻内部的结构，从而对断路器合闸电阻的物理状态进行评估。

4 结束语

由于推断此事故断路器在运输过程中出现了异常，并使得电阻片破裂，由此而知同批次的断路器可能也存在着运输不规范而导致的异常状况。建议对断路器进行完全的电气试验以验证其可靠性，并应用X 射线DR 检测对其进行物理性试验排查，以杜绝缺陷导致事故的发生。

［1］东北电力设计院.电力工程高压送电线路设计手册［M］.北京:水利电力出版社，1991.

［2］DL/T 5092－1999，110～500 kV 送电线路设计技术规程［S］.

［3］印华等.一起GIS 事故的分析与处理［J］.高压电器，2009 (2):122－123.

［4］曹麒方.500 kV GIS 安装技术方案［J］.电力建设，2009(11):35－38.

［5］徐世山，孟可风，刘文泉.一起363 kV GIS 充电闪络故障的原因分析［J］.高压电器，2007 (1):74－76.

［6］慕世友，刘民，冯玉柱等.高压交联电缆现场交流耐压试验［J］.山东电力技术，2001 (2):8－10.

［7］张国光.交联聚乙烯电缆及其现场交流耐压试验［J］.电气时代，2004，(3):100－102.

［8］杨荣凯，徐昱.110 kV XLPE 电缆竣工试验故障分析与启示［J］.高电压技术，2004，30 (8):66－67.