高天宇 刘洋
（国网河北省电力有限公司检修分公司 河北石家庄 050070）
摘要：本文依靠自身工作经验探讨了某地500kV变电站一220kV线路因断路器及隔离开关相继发生设备故障，导致下辖部分地区大面积停电事故中所暴露出的问题。提出了预防断路器和隔离开关合并故障，和发生故障时相应的解决措施，对确保电力系统安全、稳定可靠运行，杜绝类似的重大事件发生起到指导作用。
关键词：断路器；隔离开关；合并故障；引发；停电事件
1事件经过调查
4月10日18时44分03秒，位于某区的220kV某电站220kV深清甲线开关2538在运行中，A相突然发生爆炸，对侧站2538线路零序Ⅲ段保护动作跳闸。值班人员检查发现深清甲线开关仍在合闸位置，但A相顶端爆炸，开关顶端架空引流线悬挂于空中，开关B、C相无法操作。20时30分，操作人员在完成220kV深东甲线Ⅰ组母线侧24501开关隔离操作约1分钟后，正准备进行下一个操作时，隔离开关B相支柱瓷瓶顶端突然断裂砸落，引发220千伏Ⅱ组母线接地，造成所有开关跳闸和Ⅰ、Ⅱ组母线失压。
2.事故原因分析
2.1事件形成过程剖析
在开关安装调试过程中，存在质量控制问题，造成运行过程中A相内部故障发生爆炸，为隔离此开关故障必须要进行相关的母线倒闸操作，质量控制不严是此次事件起因。
通过对故障开关解体检查分析，发现发生爆炸的断路器A相的机构连接拉杆上的紧固螺母在现场安装时没有紧固到位，使用运行过程中受力逐渐出现松动严重化，致使开关传动拉杆运行不到位，造成触头接触不良。当日上午为满足新建输变电工程施工需要，又调整了运行方式进行，线路负荷变动较大，加剧了开关触头发热，长时间的压力和热量积聚造成了开关单相爆炸。
2.2事件的主要原因分析
倒母线过程中，隔离开关拉开后B相支柱瓷瓶突然断裂，造成Ⅱ组母线接地和母线失压，所以隔离开关绝缘瓷柱断裂是“大面积停电”事件的主要原因。
瓷柱断裂的危害最大，直接造成了母线短路，进而引发两组母线全停，全部开关跳闸，形成了大面积停电的重大事故。瓷柱断裂还会损坏相邻的电器设备或伤及操作人员，造成直接伤害。断裂的主要是由于应力的作用引起的，应力的产生主要有以下三个方面：
一是水泥胶装剂受热膨胀产生的应力。法兰和瓷柱通常都是采用“水泥胶装剂”胶装的，由于水泥胶装剂具有受热膨胀特性，夹在法兰和瓷柱中间受热后的膨胀受空间约束，必然在胶装部位产生应力。
二是由于温度变化起的应力。由于铸铁法兰、胶装剂、电瓷的膨胀系数不同，所以当温度变化时，它们的收缩量不同，铸铁的收缩量大，瓷柱的收缩量小，因而在收缩变化不一致时就产生了应力。
三是由操作作用力自然产生的应力。这只是临时应力，但要是隔离开关调整不当时就会使操作应力严重增大。
以上三种应力共同作用在瓷柱根部，是瓷柱断裂的主要原因。
3断路器和隔离开关合并故障的预防和处理措施
在出现断路器和隔离开关出现问题时，要及时发现并彻底处理，避免造成合并故障，将小故障瞬时扩大，造成控制困难，处理被动。
3.1断路器常见故障及处理
3.1.1加强操动机构连接拉杆坚固性检查
现场统计表明，操动机构缺陷是操动失灵的主要原因，操动机构包括有电磁机构、弹簧机构、液压机构和气动机构，合计大约占了整个系统的70%左右。断路器的操作机构缺陷，也是造成操动失灵的原因之一，锁扣调整不当，运行中断路器就会自动跳闸。各连接部位松动、变形，多是由于螺钉未紧、销钉未上好或原防松结构有缺陷。所以说，防止松动的意义丝毫不亚于防止零部件损坏。
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3.1.2做到断路器防雷电设计
该地区雷电天气频繁，变电所在输电线路设计中要安装避雷器；雷击事故的伤害主要是经反射后的雷电波幅值增幅过大直接击穿绝缘层；无论是避雷部分还是线路部分都是由雷电引起的雷击或反击，沿线路进入变电站的雷电波造成断路器的自动断开，且电压幅值大于2倍甚至更高，即使断路器处于正常运行状态，也可能被雷电损坏。为了避免在断电状态下的断路器内部绝缘被雷电击穿，断路器内部绝缘性能的设计要高于外部绝缘性能，以尽可能避免断路器的爆炸。
3.1.3定期检查SF6断路器气密性
在初始增压压力下三相气室的压力是相同的，三个腔室的SF6压力可以在操作中进行比较，并且时刻注意及时发现的异常变化。为了避免不能有效熄灭电弧或低压闭锁等重要缺陷。
3.1.4在断路器回路中加装防跳继电器
断路器关闭后，如果开关的手柄不松动或连接卡住，闭合电路仍处于连接状态。如果发生短路故障，断路器将在继电器动作跳闸后重新闭合。如果短路继续存在，自动保护会使断路器出现自动跳闸和反复跳闸现象。这种现象被称为断路器的“跳跃”现象。多次的跳闸会损坏断路器，甚至造成严重的断路器爆炸事故。因此，通常在断电器的回路中要安装上合适的防跳继电器。
3.1.5经常检查和及时处理机箱发热回路故障
当出现断路器机箱的发热回路故障，可能导致箱体内的防结露功能失效时，要尽快组织人员认真处理，以避免造成电气设备的损坏和控制箱中的电路短路。
3.2隔离开关的常见故障及处理
3.2.1开展高质量安装施工
隔离开关存在质量问题，安装调试时技术差，辅助元件失效。设备安装时，厂家应认真进行现场指导，负责安装的单位应严格进行质量控制，尽量避免设备安装的隐患。
3.2.2细化日常检查和保养，确保构件质量
在隔离器实际运行中，屏蔽罩脱落、刀闸接触销弹簧脱落、绝缘子开裂、绝缘瓷柱断裂、机构箱入口、各部件销、连杆、外展臂、底架甚至轴承座的锈蚀。很容易引起隔离开关和接地开关拒动或开关不到位。
3.3规范隔离开关和断路器的检查与维护制度和标准
3.3.1隔离开关停电检修中，应采用超声波无损检测仪等专用仪器详细检查绝缘瓷柱。发现不合格的瓷柱立即更换，不能存在侥幸心理。
3.3.2维修人员在隔离开关检修操作时应遵从手动慢速操作。
3.3.3在对隔离开关清理时，要采取必要的保护措施来保护瓷柱不受损伤和破坏。
3.3.4当隔离开关和断路器工作时，尽量减少不必要的母线操作，以减少对瓷瓶的损伤。
3.3.5隔离开关法兰根部断裂是逐渐形成和缓慢恶化的。因此，应经常性组织隔离开关绝缘子法兰根部的检查，并在检修和维护工作中认真做好关键部位检查。
3.3.6在断路器的操作过程中，要周期性地测量灭弧室顶部的金属连接部分的温度。存在接触不良，就会出现表面热量增加，SF6气体室热量主要集中在灭弧室的顶部，对同一类型开关的温度数据进行分析和比较，可以及时发现其内部存在的问题。
3.3.7当断路器关闭时，检查断路器的直流电阻直接反映断路器是否处于不良接触状态。
结束语：
通过对事件过程阐述和事故原因分析，我们知道了造成断路器和隔离开关合并故障，引发大面积停电事件的影响很大，但原因很多，也很复杂。我们要针对这些原因，制定相应预防措施和小故障处理方案，及时将小问题彻底解决，杜绝出现断路器和隔离开关合并故障，造成不可控事故或大面积停电。要加强设备的运行维护，改善变电站设备性能，提升运行管理和检修维护水平，确保电力系统长期安全稳定运行。
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[3]高海军，李志愿，秦晓霞，王新梅.浅谈高压隔离开关检修与管理[J].科技与企业，2012，3（14）：66-68.
论文作者:高天宇,刘洋
论文发表刊物:《河南电力》2018年10期
论文发表时间:2018/11/16
标签：断路器论文; 母线论文; 故障论文; 应力论文; 操作论文; 雷电论文; 机构论文; 《河南电力》2018年10期论文;