10.26--10.31  西安  《电气一次设备试验及故障诊断技术》交流

某站5041开关B相内部放电故障分析

1、情况概述

2019年9月11日3时58分，500千伏某站I线停电操作拉开5041开关19秒后， I线及500千伏#1母线继电保护动作，相关开关跳闸。根据现场检查分析，判断某站5041开关B相内部放电。

图1 某站500千伏部分主接线图

2、故障前运行方式

 故障前运行方式：500千伏I线停电操作，对侧某电厂5012、5013开关已拉开，某站按上级调度指令，拉开5042开关后继续拉开5041开关，其他间隔开关均处于运行状态。拉开5041开关19秒后， I线及500千伏#1母线继电保护动作，相关开关跳闸。

3、故障设备信息

 故障设备生产厂家为日本三菱电机株式会社，产品型号500-SMFT-63F（液压机构），额定电压550千伏，额定电流4000A，额定短路开断电流63kA，生产日期2006年1月，投运日期2008年11月19日。投运至今， 5041开关B相未开断过短路电流，例行检修试验未见异常。5041开关三相动作次数分别是165/166/186次。

4、 SF6分解物检测

检测各气室SF6分解物，发现5041开关B相气室分解物严重超标，判断其内部发生放电故障，开关SF6分解物测试结果见表1。

  表1  5041开关SF6分解物测试结果表

4、现场检查情况

现场打开5041开关B相气室检修孔，气室内部布满SF6气体分解物粉尘，灭弧室静触头侧与罐体内顶部存在烧蚀痕迹。放电位置及放电痕迹如图2~图3所示。

5、故障原因分析

1）故障录波分析

5041开关分闸和500千伏 #1母线开关跳闸录波分别如图5和图6所示，过程分析如下：

a. 3时58分20.464秒5041开关分闸。

b. 变位5毫秒后（3时58分20.469秒），5041开关三相正常熄弧、电流降为零、电压从相电压峰值衰减。

c. 熄弧25毫秒后（3时58分20.494秒），B相重新出现电流（峰值-725安培），同时出现峰值-959千伏的过电压，后续B相维持有效值约55安培和304千伏的稳态工频电流和电压，与母线空充线路电压电流相符。I线A、C相电流维持为零，感应电压有效值分别约68.0千伏和62.5千伏。

d. 5041开关分闸后约19秒（3时58分38.861秒），东骅I线B相出现约39千安工频接地故障电流，电压降至约1千伏，未记录到过电压。

e. 接地故障60毫秒后（3时58分38.921秒），保护正确动作切除500千伏 #1母线，故障电弧熄灭。

从波形分析可知，X站5041开关开断I线时，在熄弧25毫秒后开关B相断口发生重击穿（尚未发生接地），此时开关断口已分开，不具备熄弧能力；断口长时间燃弧（55安线路充电电流）产生的烧蚀及分解物在开关开断约19秒后引发对地放电，相关保护动作切除故障。

2）5041开关断口重击穿原因分析

开关断口重击穿原因一般有：开关断口承受过电压、分闸不到位导致断口间距不足、断口间异物导致电场畸变、灭弧室支持绝缘子（筒）存在绝缘缺陷等四种情况。

从录波图可以看出，故障录波在开关重击穿前未录到操作过电压、雷击过电压和谐振过电压；现场测量机构与本体连杆伸出长度，A/B/C三相均为19.5cm，说明5041开关三相机构分闸到位（见图7）。

解体检查，发现灭弧室中间触头和压气缸局部接触，多次操作分、合闸过程中振动、摩擦产生金属微粒，降低了灭弧室断口间的绝缘强度，从而产生放电现象。