电力组合电器设备故障诊断技术的研究檀绍强

电力组合电器设备故障诊断技术的研究檀绍强

檀绍强

(国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000)

摘要：因故障引发的电气设备事故影响严重。国内对电气设备故障诊断的关注日益增加;国际大电网会议专门组织工作组，就旋转电机、电力变压器、互感器、断路器、全封闭组合电器、电缆、电容器、套管、绝缘子、避雷器等设备的电介质老化及诊断技术提出了研究报告。

关键词：电力组合；电气设备；故障诊断；分析

1导言

SF6气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulatedswitchgear，GIS)，是指全部或部分采用气体而不采用大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。它利用SF6气体的高绝缘性能，将断路器(CB)、隔离开关(DS)、接地开关(ES/FES)、电流互感器(CT)、电压互感器(VT)、避雷器(LA)等多种设备以及主母线、分支母线(Bus)组合在一起，减少了开关整体占地面积，除出线套管外，无外露带电体。GIS是变电站的重要组成部分，具有占地面积小、元件全部封闭、不受环境干扰、可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量少、安装迅速、运行费用低等优点，在世界各地的电力部门得到了广泛应用。

2组合电器

2.1低压组合电器

常见的低压组合电器有熔断式刀开关、电磁起动器、综合起动器等。低压组合电器使用方便，可使系统大为简化。例如，在工业电力拖动自动控制系统的电动机支路中，只需使用一台由接触器、断路器（或熔断器）和热继电器等组合而成的低压电器，即具备远距离控制电动机频繁起动、停止及各种保护和控制的功能

2.2高压组合电器

高压组合电器按绝缘结构分为敞开式及全封闭式两种。前者以隔离开关或断路器为主体，将电流互感器、电压互感器、电缆头等元件与之共同组合而成。后者是将各组成元件的高压带电部位密封于接地金属外壳内，壳内充以绝缘性能良好的气体、油或固体绝缘介质，各组成元件（一般包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、电缆终端等）按接线要求，依次连接和组成一个整体。20世纪60年代出现的六氟化硫（SF6）全封闭电器具有安装体积小、安全性能好、可靠性高、检修周期长等特点，因此发展迅速。

3组合电器的构成及特点

组合电器由断路器、隔离开关、电流互感器、接地开关、快速接地开关、母线、电压互感器、避雷器、电缆终端等设备组成。封闭式组合电器的外壳为金属筒，导电杆和绝缘件封闭，在其内部注入一定压力的SF6气体，作为绝缘物质和灭弧介质的组合电器能够保证电网正常运转。SF6-气体的功能能够不同程度的减少导电体与金属地电位的壳体之间存在的差距，所以，在电网设备中所有的电气组件都被封闭在－个接地的金属壳内，这样的装置可以使带电部件免于暴露在空气中运转，受到外界自然环境的影响也很少，组合电器稳定性和安全性优越于普通的电器。SF6气体是一种绝缘的惰性气体，因此，在组合电器中注入这种绝缘气体属于一种防止爆炸的设备。适用于各个城市建筑和其他建筑场所的防爆设备的运行。对组合电器的装备以调试工作量很小，在现场就可以完成，方便快捷，可以缩短在电站安装的时间，快速投入使用中。

4组合电器发生故障的原因

出现SF6气体外漏的因素，SF6气体外泄是组合电器发生的所有故障中，是最常见的一种故障，在密封面对接处、压力表和充气阀处是在检修中发现气体泄漏的多见的位置。而且造成现场泄漏实施中主要原因有密封时用的密封圈的质量问题，密封圈的质量不合格或者在检查中对密封圈的检查疏忽及对密封圈的维护不到位，造成密封圈存在裂痕，表面不平整及密封圈有损伤等情况存在，在组装中对以上的存在的情况没有做好细致的检查及处理，组装后出现气体泄漏，或者缺少必要的检修；密封面对接处理不当，在对接的两个电体中心线不对称，这样会导致在密封面上的对接有很大的扭转距离，能够导致密封圈与密封槽之间发生位置不相符的情况，进一步导致密封面封闭的严密性不够而发生气体外泄现象；对SF6气体处理不合理也会导致气体外泄现象，对SF6气体进行处理是通过吸附剂的更换、抽真空和充气的方式进行处置，如果吸附剂没有采用真空包装或吸附剂产品存在质量问题，或者对设备的抽真空及注气的方式不正确，都可以造成SF6气体处理不符合设备的运行，进而发生气体泄漏；设备中绝缘出现故障的情况，绝大多数都发生在盆式绝缘子和支持绝缘子上，还有断路器绝缘杆发生裂开而引起的击穿短路的发生等，击穿短路及漏电是组合电器发生绝缘事故的主要因素，进一步的原因是设备的组件的质量不合格，在组合电器中存在大量的颗粒，有漏电现象发生等等因素；设备中组件故障一般发生在断路器中，操动设备的故障发生在液压构造，而液压事故主要由于液体外漏或控制阀不能正常运转，引起断路器的运转或停运检修。

5控制回路断线的查找与判断方法

以某一变电站刀闸控制回路为例，说明控制回路断线的查找与判断方法。该回路送电操作，该刀闸合闸时，发现刀闸不能合闸，分析、判断过程如下。（1）与该刀闸有关联的设备是否在正确位置。检查该回路的开关、另一组母线刀闸、接地刀闸是否均在开位，无问题时执行以下判断。（2）联锁回路是否接通。因转换接点转换不到位的情况较为普遍，通常先判断联锁回路是否导通。判断有两个方法：电压法和电阻法。一是电压法判断。控制把手在合闸状态下，测量X3-9接点，对地是否有电压，如果有电压，说明前面的回路正常。依次测量X4-42、X2-64、X3-91、X4-91、X5-115端子排，发现哪个接点没有电压时，判断为该设备转换接点没转换到位。判断该设备位置正确，短接该接点后合闸操作。二是电阻法判断。将该刀闸交流、直流电源断开，用万用表电阻档测量X3-9至X5-115间是否导通，如果不通则说明有接点没到位，进一步判断X3-9至X4-91，直至判断出设备为止。（3）机构内部故障。用万用表测量X3-9对地无电压，测量X3-5对地有电压，说明该刀闸机构内部存在问题。打开机构箱盖，检查行程开关是否卡涩。通过现场实际排查，行程开关卡涩占故障率的95%以上，偶见内部端子排松动。如果以上判断均未发现问题，则需要检查电机是否烧损。操作中遇到过测量电机回路电阻时，发现电机电阻仅有10Ω左右，打开机构箱后发现内部进水锈蚀，电机转动受阻导致烧损的情况。

6母线支撑断裂故障原因分析

某室外布置的220kV组合电器变电站，投运后运行人员经常能听见金属发出的清脆的“啪、啪”声，经详细查找，运行人员发现220kV底部母线筒2个U型支撑完全断裂，2个支撑有一半裂纹，13个支撑向母线两侧端部倾斜。（1）母线筒支撑断裂原因分析。一是组合电器处于室外，母线筒热胀是造成本次故障的直接原因。二是49m长的母线仅设计3个调节波纹管。通过现场测量，波纹管间最近距离9m，最远距离11m。三是波纹管螺栓各侧螺丝拧死，波纹管起不到调节作用。

7结论

通过运行人员在日常巡视、倒闸操作过程中发现的组合电器设备异常情况分析，找出异常根源，制定相应的预防和控制措施，为有同样设备隐患的单位作参考。

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