一起换流站750kV断路器故障分析

一起换流站750kV断路器故障分析

张耘溢

（国网宁夏电力有限公司检修公司宁夏银川市750001）

摘要：超高压断路器做为电力系统中的重要设备，其运行状况直接关系到电网的安全稳定运行。当断路器发生故障时，对故障原因进行分析，有助于提升设备产品质量，防范同类故障的再次发生。本文讨论了一起800kV罐式断路器内部放电故障的原因分析研究。

关键词：罐式断路器；内部放电；故障分析

罐式断路器是电力系统中的重要设备，其运行状况直接关系到电网的安全稳定运行。罐式断路器发生故障时详细分析其故障原因，针对故障的原因进行改进、整改，可以防范同类事故的再次发生，具有重要意义。

一、概述

（一）事件简述

某日22时32分，某换流站7632小组交流滤波器投入后，运行人员查看故障录波发现7632断路器C相合闸波形存在明显异常，合闸电阻抑制合闸涌流作用不明显,且该波形与“5.27”断路器闪络事件发生前波形存在类似现象，为防止闪络事件再次发生，立即将断路器进行隔离。截止事故发生，7632断路器共计动作32次，除第31次（2月3日投入）波形不理想和第32次（2月12日投入）合闸波形异常为外，其余分合闸波形均正常。

（二）设备概况

750kV交流滤波器场7632断路器型号为LW56-800，于某日7632断路器C相故障后新更换的断路器，额定电压800kV,额定电流5000A，额定短路开断电流63kA。断路器配合闸电阻型号AB410-14R28±5%，英国摩根公司生产，电阻值1500欧。断口均压电容型号CDOR2648B10，瑞士MAXWELL公司生产，电容量2000±40pF。断路器原理图如下：

（三）故障前设备运行工况

1.直流系统：系统运行方式为双极四阀组运行，直流输送功率1718MW，功率正送，极Ⅰ、极Ⅱ直流滤波器均在运行状态，无功控制方式为自动控制。

2.750kV交流滤波器：异常前7612、7613、7634、7642小组交流滤波器运行，其他均为热备用。

3.当日天气晴朗，环境温度2℃，东南风2级。

二、故障描述和现场检查情况

（一）故障录波检查

由于查看7632断路器C相某日合闸录波发现，在合闸电阻抑制合闸涌流阶段，电流虽有平滑抑制阶段，但波形有一定的畸变，合闸电阻抑制作用已出现衰减迹象。因此，在某日该断路器进行再次合闸时，对其合闸波形进行重点关注，发现该断路器C相合闸电流与A、B相的合闸电流相比无平滑抑制阶段，出现明显的震荡，合闸电阻未起作用。

某日7632断路器合闸电压电流波形

某日7632断路器合闸电压电流波形

将该断路器异常电流波形与之前事件同类型断路器故障发生之前的波形对比，存在明显类似特征，均在合闸电阻抑制阶段电流波形出现明显震荡，初步判定该断路器已出现与之前事件类似的故障特征，存在重大安全隐患。波形对比如下：

某日7632断路器合闸电压电流波形(5.27故障击穿前波形)

（二）现场检查情况

某日现场对7632断路器C相设备外观进行检查，未发现异常；但进行气体纯度、分解产物进行检测时，发现C相SO2为1.2μL/L，超过注意值1.0μL/L，而A、B相未见异常。测试数据见下表：

表1SF6气体检测结果表

三、返厂解体检查情况

故障断路器于某日返厂，某日抵达制造厂家组织在制造厂进行故障断路器解体检查，具体情况如下：

（一）罐体拆解检查

拆除断路器机构，将灭弧室与罐体分离，发现合闸电阻表面存在明显熏黑现象，支撑绝缘子和分子筛附近存在少量黑色分解产物。

分子筛支柱绝缘子附近分解物

（二）主断口拆解检查

现场对第一级和第二级灭弧室解体检查，绝缘筒、电容及绝缘拉杆外观良好。

（三）合闸电阻及辅助断口拆解检查

1.合闸电阻解体检查情况

合闸电阻及辅助断口并联后与主断口串联，两端安装有屏蔽罩，拆解后合闸电阻整体电阻测试值为1534.6Ω，辅助断口机械尺寸为202.5mm，满足工艺标准200+3-1mm，合闸电阻压紧弹簧尺寸测量未见异常。合闸电阻表面出现部分熏黑现象，第一柱合闸电阻支撑绝缘杆表面已全部熏黑，合闸电阻连接片存在不同程度烧伤现象。

合闸电阻及辅助断口整体状态

合闸电阻片和铜片放电情况

2.合闸电阻支撑绝缘杆检查情况

解体发现合闸电阻支撑绝缘杆第一柱表面全部熏黑，第二柱表面未见明显异常，第三柱表面有2处损伤。现场对支撑绝缘杆进行擦拭，其表面未见放电通道。

四、故障原因分析

（一）合闸电阻存在缺陷

通过对换流站交流滤波器场7632断路器C相合闸电流波形进行分析，发现该相断路器合闸涌流出现振荡性电流，该电流异常因合闸电阻故障造成。投运的七个月时间内，断路器共计合闸32次，共计出现

异常波形2次。

断路器振荡性电流波形

对比7632断路器A、B、C三相的电流波形，可以发现C相合闸电阻对合闸涌流的阻尼作用失效。该振荡性电流表明断路器合闸时合闸电阻未对涌流有效限制，说明合闸电阻已出现严重缺陷，经解体检查和现场分析合闸电阻片间压接工艺不良，导致连接铜片与电阻的接触面之间仅通过部分点导通，局部电流密度过高，产生电弧放电，造成第一柱合闸电阻部分合闸电阻片及绝缘材料损伤，进而污染范围扩大，最终导致第一柱合闸电阻绝缘支撑杆整体绝缘击穿。

五、下一步工作计划及建议

1.督促厂家落实故障分解物粉末成分检测，确定产生分解物的来源。

2.建议制造厂从设计方面重新校核液压弹簧机构操作是否对合闸电阻片间压接力产生影响，及合闸电阻整体动热稳定性能是否满足设计要求，并针对断路器此类故障提出整改措施。

3.进一步对换流站交流滤波器断路器进行整体评估，确认合闸电阻状态是否异常，并在换流站现场配备一定数量的备用断路器。

4.加强换流站滤波器场断路器管理。做好断路器关合、开断电容器组后的波形监测，及时开展数据收集和对比分析。出现异常后立即停运，并安排返厂解体检查。

6.继续执行换流站的无功控制优化后策略，控制滤波器场断路器的开断次数。

参考文献:

1.张楠李洪渊.750kV断路器运维问题分析与处理《黑龙江科技信息》2012年18期

2.《LW56-800断路器安装使用说明书》

3.王朗珠，蒋燕.一起热备用中500kVSF6断路器爆炸原因探讨[J].高压电器.2012（07）