变电站10kV开关柜隔离开关故障分析与建议

变电站 10kV开关柜隔离开关故障分析与建议

康昊天

国网重庆市电力公司市南供电分公司 重庆 401336

摘 要：随着我国智能电网的不断发展，10kV高压开关柜在电力工程中的应用变得越来越广泛。本文针对一起110kV变电站内的10kV开关柜母线侧隔离开关的故障进行了分析，首先介绍了开关柜母线侧隔离开关的故障情况，接着分析了故障原因，最后给出了10kV高压开关柜的运行建议，以进一步提升电力系统的安全稳定性。

关键字：变电站; 开关柜; 故障分析; 稳定运行

随着我国智能电网的不断发展，高压开关柜应用的越来越广泛。开关柜在保证电力系统稳定工作的同时，还可以在电力系统出现故障时将设备断开，从而有效保障电力工作人员与电力设备设施的安全。电力公司应当加强10kV高压开关柜的故障判断与处理能力，以进一步提升电力系统的安全稳定性。

本文针对一起110kV变电站内的10kV开关柜母线侧隔离开关的故障进行了分析，首先介绍了开关柜母线侧隔离开关的故障情况，接着分析了故障原因，最后给出了10kV高压开关柜的运行建议，确保其能够更好地保障电力系统运行的安全。

1开关柜隔离开关故障情况

1.1故障情况简介

2020年05月31日11时17分，某变电站供电公司110kV某变电站110kV1号主变低压侧#901开关异常跳闸，造成10kV1母失电，调度未接收到相应故障信息，故通过#920断路器对10kV1母送电，#920分段保护后加速动作后再次将10kV1母故障切除。

事故发生时的运行方式：110kV线路A间隔151上110kV1段母线，供1号主变及10kV1段母线负荷；110kV线路B间隔152上110kV3段母线，供2号主变及10kV2段母线负荷。110kV内桥120、10kV分段920热备用状态。

1.2继电保护动作情况及分析

2020年5月31日11时17分，某变电站110kV1号主变低后备保护动作，跳开#901开关；主变低后备保护闭锁10kV备自投功能正常，10kV分段#920未动作，10kV1段母线失电。

由1号主变低后备保护动作情况可知，后备保护装置在2020年05月31日11:17:20.735启动，1504 ms后过流1段动作，1804ms后过流2段动作和4段均动作，最大短路电流为29.210A（二次值）。由此可知，保护装置显示的1、2、4段动作时间与定值完全吻合，保护正确动作，其中，1段动作跳分段#920（分段开关本身就处于分位），2段动作跳总路#901，4段动作闭锁10kV备自投。

故障发生后，后台及监控未收到“1号主变低后备保护出口”信号。后经现场检查试验，模拟1号主变低后备保护动作，后台及监控均能收到“1号主变低后备保护出口”信号。因此，怀疑故障发生时，主变测控单元因老旧出现故障，未能向后台及监控发送“1号主变低后备保护出口”信号。某变电站主变测控单元2006年投运，型号为国电南瑞NSD204，由于运行年限较长，故障率高，预计2020年下半年对某变电站自动化系统进行改造，彻底解决自动化系统故障率高的问题。

1.3现场检查情况

5月31日11时18分，电力公司接到跳闸信息和现场故障冒烟的信息后立即响应，11:44分，变电运维、检修人员到达某变电站现场，现场的现象如下：

（1）1号主变总路#901开关柜侧柜上部被冲变形，柜顶主变低压侧过桥母线仓外盖板被烟雾熏黑。

（2）1号主变901开关柜前柜可看到部分瓷质碎屑，目测故障发生在此处，柜内柜体存在部分变形。

5月31日16时20分，打开901开关柜母线仓进行检查，发现仓内发生了严重的放电故障，9011隔离开关母线侧动、静触头受损严重。其中B相动、静触头已被烧化，且B相静触头弹簧散落在母线仓内，A相母排和C相母排靠穿屏套管处烧损，三相穿屏套管灼烧严重。总路901开关柜与相邻间隔线路916开关柜间挡板被冲破，检修人员随即打开916开关柜母线仓检查，仓内散落铜屑及瓷质碎片，母线侧隔离开关及母排未见异常。

2 原因分析与恢复处置情况

根据现场设备损坏严重程度及保护装置动作情况，故障初始阶段为B、C相短路故障，并迅速发展为A、B、C三相短路，且9011隔离开关B相触头烧损最为严重，可基本判定本次故障的起始点为1号主变901开关柜9011隔离开关母线仓B相动静触头接触部位，该位置动触头已严重熔焊，静触头座触指已被烧掉，弹簧烧断。该隔离开关（GN30型）故障后的情况如图1所示。

图1 故障隔离开关动、静触头图片

故障发生后，电力公司立即组织对故障设备进行隔离措施，对受到波及的设备进行诊断试验检查工作，主要进行了以下工作：

（1）对故障隔离开关进行了拆除；对母线至隔离开关以及隔离开关至断路器的引线进行拆除；对901、916柜内A、C相母线及穿屏套管进行拆除；对901柜与916柜间的挡板进行拆除。

（2）由于故障位置在母线仓，断路器外观未受到破坏，经过诊断性试验及检查，判断901断路器可继续运行，未进行拆除。

（3）6月1日电力公司与施工单位协同配合，对新母线排进行加工、回装、调试，并更换新穿屏套管，同时对1段母线上所有开关回路母线仓进行开仓检查、并对母线侧1字号隔离开关进行回路电阻测试，试验数据合格。9011隔离开关、母线以及穿屏套管回装完毕后，对1段母线进行绝缘电阻以及工频耐压试验，试验合格。

完成以上工作后，6月1日21:40，对110kV1号主变及10kV1母设备送电完毕，恢复正常运行。

3运行建议

本次事故的根源是10kV1号主变901开关柜母线侧隔离开关在运行过程中，随着运行年限的增加弹簧疲软，导致隔离开关接触不良，发热并造成触指融化，触指崩开引发相间短路，最终造成柜体损伤，断路器损伤以及隔离开关烧损，继电保护装置在正确的动作时限内正确动作切除故障。但本次故障，也给常规的GN30隔离开关开关柜运行检修带来一定的警示作用，主要提出以下一些建议：

（1）故障的GN30-10D型隔离开关在国网系统内已经发生过较多类似事故，说明GN30隔离开关在设计、制造、运行过程中存在隐患和问题。

（2）对辖区内现有的GN30隔离开关开关柜逐步实施改造。建议根据老旧程度不同，对GN30隔离开关柜实施逐步改造工作，特别是对总路大电流开关柜，加快改造进程。

（3）加强对GN30隔离开关的检修、试验工作。尽可能缩短GN30开关柜的检修周期，特别是对老旧GN30柜。停电检修时，重点关注触头是否有发热变色的现象，是否有弹簧松动和触指位移的现象，是否有隔离开关瓷瓶发生裂纹。对于弹簧松动和触指位移严重的情况，及时更换弹簧、触指。对有触头发热变色的情况，立即开展合闸后的回路电阻测试工作，对于瓷瓶受冲击产生裂纹，应立即组织更换动触头，避免GN30隔离开关引发设备故障。

（4）做好运维人员巡视和专业化巡视工作。在巡视过程中通过观察窗仔细观察隔离开关在运行过程中的颜色以及动、静触头接触的情况，如有异常及时安排停电检修工作。

4 结语

高压开关柜在智能电网中的应用越来越广泛，要保证电力系统安全、稳定的运行，就需要确保高压开关柜的正常使用。本文借助于一起110kV变电站内的10kV开关柜母线侧隔离开关的故障，分析了故障原因，给出了10kV高压开关柜的运行建议，使得电力系统供电的可靠性得到了较好的保障。

参考文献

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