一起110kVGIS断路器缺相故障分析与处理.docx

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一起110kVGIS断路器缺相故障分析与处理

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马晓琴刘静

摘要：缺相运行指设备缺少一相或者二相的运行状态。缺相运行对系统的负面影响主要表现：一是缺相产生的负序电流可能引起发电机振动，同时增加附加损耗;二是使变压器三相电流不平衡，可能引起个别绕组过负荷而其余绕组轻负荷;三是引起三相电压不平衡，对用户设备产生不利影响;四是使与电力线路同杆架设的通信线路产生危险的过电压，危及人身、设备安全;五是可能引起继电保护误动作;六是对直接接地系统可能产生跨步电压，危及人身安全;七是系统潮流不能经济分配，引起损耗增大。目前对缺相运行事故的处理，基本上采用直接切除，这可能造成较大的负荷损失。

关键词：110kV;GIS;断路器;缺陷故障;处理;分析

1导言

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。电的产生、输送、使用中，配电是一个极其重要的环节。配电系统包括变压器和各种高低压电器设备，低压断路器则是一种使用量大面广的电器。

2故障前运行方式

某110kVGIS站的一次接线其为内桥接线，两条电源进线分别为110kV151间隔进线及110kV152间隔进线，10kV为单母分段接线。该变电站事故前正进行解环操作，151断路器、152断路器和110kV内桥112断路器均在合位。此时1#主变压器中性点接地运行，2#主变压器中性点不接地运行，901断路器、902断路器在合位，10kV分段912断路器在分位。

3断路器工作原理

断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作（电流越大，动作时间越短）。有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。断路器的作用是切断和接通负荷電路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。低压断路器也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。低压断路器具有多种保护功能（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以被广泛应用。结构和工作原理低压断路器由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成。低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。

4故障查找

4.1SF6分解产物检测

故障发生后，对152断路器气室（152断路器和152断路器TA位于同一气室）开展SF6气体诊断试验，发现152断路器气室SF6分解产物含量异常，其SO2含量为138.6μL/L，H2S含量为131.8μL/L，CO含量为735.5μL/L，远高于H2S、SO2的注意值1μL/L。SO2和H2S是判断GIS等SF6气体设备是否存在放电、过热故障的重要指标，因此从测试结果可以推断，在152断路器气室内发生了严重放电。

4.2解体分析

从前文来看，152断路器缺相是导致此次事故的主要原因，而断路器缺相很有可能是由于合闸不到位引起的。因此，事故发生后，检修和厂家人员首先对152断路器机构箱进行了检查，发现152断路器机构底座紧固螺栓一侧明显松动，另一侧底座紧固螺栓已经完全脱落。从而导致机构底座松动，且存在明显间隙。由于整个机构固定不牢，处于晃动状态，因此，断路器在分合闸过程中，其操动机构会在外力下摇晃，使传动连杆不能准确地将行程传递给动触头，致使断路器触头分合闸行程不够，