摘要：高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备,其主要作用是当电力系统中出现故障时,立即断开故障点,确保电力系统的安全稳定运行。高压断路器的主要结构分为导流部分、灭弧部分、绝缘部分、操作机构部分,本文针对某220kv变电站110kv出线断路器因线路遭受雷击过电压,导致断路器断口绝缘击穿的故障,通过对故障时的天气情况、断路器保护动作情况、录波记录,最后通过断路器解体检查,对断路器绝缘击穿原因进行了详细的调查与分析,并根据分析结果提出了在母线装设避雷器而线路未装设避雷器的变电站,当线路遭受连续雷击出现叠加过电压时,可能超过断路器断口间的额定绝缘水平,造成断路器断口间绝缘击穿,从而导致断路器损坏,此时应综合考虑提高线路的防雷水平及断路器的绝缘水平,保证线路发生雷击故障时保护装置能正确动作切除故障,保障电网的安全稳定运行。对断路日遭雷击的损坏原因进行了分析,提出对地处山区且雷电活动频繁的变电站,应在各出线上加装避雷器,并加强线路巡视工作,适当提高设备防雷水平的防范措施。
关键词：断路器；雷击损坏；故障分析
1前言
温泉变110kVI段母线母差保护动作,220kV1#主变110kV侧121断路器、110kV温长线112断路器、温安线113断路器、温永牵线114断路器、110kV母联110断路器跳闸。经过仔细检查发现110kV温长线112开关C相上、下接线板之间有对应电弧烧伤痕迹;C相开关上接线板对B相开关均压电容器顶部有对应电弧烧伤痕迹。该断路器损坏,断路器型号为LW6-126型,95年投入运行。110kV温长线1124隔离开关(该间隔旁路隔离开关)C相靠开关侧支柱绝缘子裙边碎裂,支柱绝缘子对地有放电痕迹。
图1温泉变110kV主接线图
2原因分析
从详细的故障检测过程和雷击监测情况初步分析得出：
ａ.雷电波入侵是导致设备故障的直接原因。供电线路落雷后，雷电波经线路传入变电站，产生过电压，直接导致了故障的发生。220kV某变电站甲线4730断路器间隔和乙线4731断路器间隔均未安装线路侧避雷器，在线路落雷后，雷电流直接传导进入变电站，在断路器端口位置形成电压全反射。当时大雨，瓷瓶外绝缘在雷电过电压的冲击下，引起闪络。
ｂ.雨滴是导致故障发生的间接原因。雷电波入侵后，导致断路器动静触头间和上下接线板间的电压差增大。雨滴使断路器上、下接线板之间的绝缘性能下降，在高电压的作用下，形成放电。从瓷瓶Ｖ相表面存在零星烧伤痕迹可以证明雨滴是导致放电的间接原因。
故障报告显示N60杆塔合成绝缘子Ｕ相均压环遭受雷击现象，但N60杆塔距离220kV变电站终端塔N67有7.7km，所以需要经过进一步仿真验证变电站雷电侵入波情况。
3其他情况
3.1故障时雷击情况110kV温安线遭受两次雷击,第一次雷击电流15.3kA,雷击位置为距6#杆100米处A、C相导线;第二次雷击电流19.8kA,距5#杆50米处C相雷击;5#、6#杆接地装置被导。两次雷击时间相差65ms。
3.2保护动作情况
温泉变110kV温长线112断路器零序I段,距离I段保护出口,显示A、C相故障,保护测距0.1km;110kVI段母线母差保护动作;220kV1#主变110kV侧121断路器、110kV温长线112断路器、温安线113断路器、温永牵线114断路器、110kV母联110断路器跳闸。
3.3避雷器动作情况
110kVI段母线A、C相避雷器动作一次。1#主变A相避雷器动作一次。
4故障分析
故障第一阶段:110kV温长线6#杆A、C相遭受雷击,由于6#杆接地装置被盗,且无线路避雷器,雷电波侵入变电站,导致110kVI段母线A、C相避雷器动作和1
#主变A相避雷器动作。110kV温长线6#杆A、C相遭受雷击,等同线路A、C相相间接地短路故障,线路保护LFP-941B零序I段、接地距离I段正确动作,15ms保护动作出口,由于LW6-126型断路器分闸时间约为30ms,所以在线路故障后约45ms跳开112开关,线路故障切除。
故障第二阶段:
保护报文情况:112断路器三相分闸断开故障电流后,母线电压恢复,持续时间约20ms。此后,开始出现C相故障电流并持续存在,一致持续到母差保护动作跳开I段母线各连接元件为止。分析:112断路器分闸后,线路故障切除,母线电压恢复约20ms。第二次雷击击中110kV温长线5#杆C相,雷电波侵入变电站,由于112断路器已开断,断口的线路侧失去母线避雷器保护,1124旁路刀闸已在断开位置,线路侧支柱绝缘子随着112断路器的开断也失去母线避雷器保护,雷电波到达断口后的正反射使站内112断路器C相断口外绝缘闪络、1124刀闸C相外绝缘闪络。
此时,温泉变110kV母线C相通过112开关C相断口外绝缘、1124隔离开关C相靠母线侧支柱绝缘子接地。由于接地点在线路电流互感器外侧,故障性质仍为线路故障,该过程持续约320ms。1124隔离开关对地雷电冲击电压为550kV,LW6-126型断路器雷电冲击全波电压(1.2/50μs峰值)550kV。
由于110kV温长线112开关C相上、下接线板之间(断口外绝缘)击穿,在C相开关附近有金属蒸汽,导致112开关B、C相间发生短路。此时故障性质从线路故障转为母线故障,112开关B、C相间发生短路10ms后,母差保护动作,跳开I段母线上所有的连接元件。
从第一次线路雷击故障到母差保护跳闸,整个过程持续395ms,所以110kV温长线112开关重合闸未动作。
5结束语
ａ.变电站处于热备用状态的断路器在没有线路避雷器保护下，雷电侵入波会在断路器断口处产生全反射，形成危险的过电压，对断路器的绝缘造成损害。
ｂ.在多雷地区的变电站，宜在每回进线断路器出线端安装避雷器，可以显著地提高变电站抑制雷电侵入波的能力，保证了变电站里的设备安全。
温泉变地处山区雷电活动频繁地带,由于线路杆塔接地装置被盗,加上变电站出线无避雷器,所以在两次间隔很短的雷电均击中同一条线路情况下导致断路器和隔离开关损坏。对地处山区且雷电活动频繁的变电站,应在各出线上加装避雷器,并加强线路巡视工作,适当提高设备防雷水平。
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论文作者:刘慧君,郑路
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：断路器论文; 故障论文; 避雷器论文; 母线论文; 线路论文; 雷电论文; 变电站论文; 《电力设备》2018年第12期论文;