110kV板芙站2電容開關(guān)故障分析報告概述

1、一、事件概述2014年5月11日 15點42分，板芙站10kV #2電容512開關(guān)柜故障導(dǎo)致#1主變低后備保護動作跳開5501開關(guān)，同時閉鎖10kV分段5012備自投，10kV1M母線失壓,10kV#2電容512、1電容511開關(guān)低電壓保護相繼動作跳開512、511開關(guān)。事件前110kV板芙站運行方式如下：板芙站1、2主變高壓側(cè)分列運行，旗板甲線供1主變，旗板乙線供2主變。 板芙站1、2主變低壓側(cè)分列運行，10kV分段5012開關(guān)熱備用。10kV1電容511、10kV2電容512掛10kV1M母線，10kV1電容511開關(guān)處于運行狀態(tài)，10kV2電容512開關(guān)處于運行狀態(tài)。10kV分段備自投處

2、于充電狀態(tài)。二、事件經(jīng)過2014年5月11日，當天天氣為暴雨局部大暴雨，15時43分，中山地調(diào)調(diào)度通知板芙站#1主變跳閘，運行人員迅速將情況報部門相關(guān)人員。16時25分運行人員到達板芙站現(xiàn)場，經(jīng)過檢查現(xiàn)場設(shè)備情況后，于16時54分申請將板芙站#1主變及其開關(guān)、10kV1M母線及開關(guān)轉(zhuǎn)檢修，并于18時20分操作完畢。23點00分將故障的設(shè)備隔離后，23點01分申請1主變復(fù)電，10kV1M、2M母線并列運行。至當天晚上23點30分復(fù)電操作完畢，#1主變及10kV 1M母線恢復(fù)正常運行。三、設(shè)備參數(shù)及保護動作情況1、設(shè)備參數(shù)10kV#2電容512開關(guān)柜10kV#2電容512開關(guān)柜體設(shè)備名稱開關(guān)柜體主

3、母線額定電流4000廠家汕頭正超電氣有限公司型號KYN27-12(Z)/08電壓等級10kV投運日期2008-03-28額定電流(A)1250型式移開柜防護等級(級)IP4X額定電壓(kV)12額定短時耐受電流31.5額定峰值耐受電流(kA)8010kV #2電容512斷路器10kV #2電容512斷路器設(shè)備名稱斷路器設(shè)備類別斷路器廠家汕頭正超電氣有限公司型號ZN98-12/T1250-31.5電壓等級10kV投運日期2008-03-28類型真空額定電壓(kV)12額定電流(A)1250額定開斷短路電流(kA)31.5額定短時耐受電流(kA)31.5額定峰值耐受電流(kA)80真空泡型式陶瓷2

4、、故障前#2電容開關(guān)運行維護情況2013年4月17日以及2014年2月17日，試驗研究所分別對 10kV#2電容512開關(guān)進行預(yù)試，試驗結(jié)果正常，運行人員檢查512電容小車觸頭正常；2014年4月19日，桂山巡維中心按月度計劃對板芙站全站設(shè)備進行夜間巡視以及紅外測溫，巡視及測溫未發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。故障前10kV #2電容512開關(guān)動作情況， 4月10日07時51分512開關(guān)合閘投入運行，17時22分512開關(guān)分閘退出運行，19時02分512開關(guān)合閘投入運行，21時16分512開關(guān)分閘退出運行；4月11日00時15分512開關(guān)合閘投入運行，00時33分512開關(guān)分閘退出運行，08時13分512開關(guān)合

5、閘投入運行，15時43分512開關(guān)保護跳閘退出運行。3、故障過程及報文記錄根據(jù)后臺監(jiān)控SOE報文，排列板芙站相關(guān)開關(guān)、保護動作時序圖如圖1所示：8ms0mS2014年5月11日板芙站動作時序圖1343ms1023ms806ms時間軸30ms#1主變5501開關(guān)由合位變?yōu)榉治?1主變低后備保護動作閉鎖10kV5012分段備自投#2電容512開關(guān)由合位變?yōu)榉治?51PT保護電壓消失#1變低后備保護整組啟動15時43分42秒088毫秒#1電容511開關(guān)由合位變?yōu)榉治?910ms圖1 動作時序圖圖2 #1主變保護低后備保護動作錄波圖圖2 10kV #2電容512開關(guān)保護動作錄波圖圖3 10kV #1電

6、容511開關(guān)保護動作錄波圖四、故障設(shè)備檢查情況1、10kV 512開關(guān)小車室、母線室柜頂泄壓蓋板正常開啟，小車室柜門鎖扣脫落變形，柜門已被氣浪沖開，導(dǎo)致弧光灼傷巡視通道對面的10kV 703、704、705及右側(cè)的10kV #1PT柜表，柜面部分二次原件被烤焦；左側(cè)相連的511開關(guān)柜內(nèi)外完好；右側(cè)的10kV #1PT柜內(nèi)部完好，柜面部分二次原件被烤焦。2、10kV 512開關(guān)柜A相母線側(cè)觸頭盒燒毀斷裂，B、C相上觸頭盒及三相下觸頭盒只表面灼傷，柜殼在小車室內(nèi)部靠近斷路器滅弧室上部的對應(yīng)位置存在3處放電點。3、10kV 512開關(guān)處于分閘已儲能狀態(tài)，斷路器三相相觸臂前端梅花觸頭熔化、散落，銅質(zhì)觸

7、臂前端熔化，A相燒損尤為嚴重。4、10kV 512開關(guān)斷路器本體絕緣外罩受電弧燒灼變色、開裂，A、C絕緣外罩上導(dǎo)電臂處燒損尤為嚴重。5、10kV 512開關(guān)三相真空滅弧室靜觸頭側(cè)與上觸臂連接的固定螺栓嚴重?zé)龤?，C相燒損尤為嚴重，其真空泡靜觸頭側(cè)外連接導(dǎo)電棒已嚴重?zé)龘p穿孔，真空泡內(nèi)的觸頭斷口處已熔焊粘連，難以脫離，A、B相靜觸頭側(cè)導(dǎo)電棒完好，真空泡內(nèi)的觸頭斷口完好無熔點。另外，三相真空滅弧室陶瓷外殼已破損，陶瓷外殼殘部覆蓋有熔化后銅渣，滅弧室內(nèi)部觸頭、屏蔽罩燃弧損壞。五、初步原因分析1、故障源最初始于10kV 512開關(guān)小車A相母線側(cè)靜觸頭（梅花），可能長期運行后，觸頭捆扎彈簧由于溫升、電場作用

8、累積效應(yīng)而疲勞，在5月11日15時X分X秒左右，運行中的觸頭彈簧失效或斷裂，觸頭因失去接觸壓力而嚴重發(fā)熱直至燃弧燒毀（經(jīng)計算，到故障切除時間止，存在約3分鐘左右的非正常接觸），此A相電壓不穩(wěn)定其它兩相電壓正常（見 錄波圖）。同時，發(fā)熱期間的熱能通過導(dǎo)電臂傳導(dǎo)至A相真空滅弧室上部，最終在此處形成弧光并對柜體放電接地。（見 錄波圖）。2、另一故障源始于512開關(guān)斷路器C相的真空滅弧室上側(cè)與觸臂固定搭接面，有可能長期運行和開關(guān)頻繁動作，導(dǎo)致斷路器C相的真空滅弧室上側(cè)與觸臂固定搭接面接觸不良。在緊固螺栓和壓板之間形成分流，導(dǎo)致C相觸臂固定螺栓因通流而率先燒毀斷裂并燃弧，最終將真空泡靜觸頭側(cè)外連接導(dǎo)電棒

9、燒損穿孔，真空泡真空度被破壞，在512開關(guān)分閘時因無法滅弧而導(dǎo)致觸頭斷口處熔焊粘連。在43分42秒左右，此處對柜體放電接地，此時，與A相形成相間接地短路。最終導(dǎo)致3相短路故障。3、短路故障導(dǎo)致母線電壓降低，啟動511、512開關(guān)低電壓保護動作，由于512開關(guān)爆炸時巨大的沖擊力將512開關(guān)跳開。故障時啟動#1主變低后備保護，經(jīng)1秒延時后跳開5501開關(guān)，切斷故障電流，10kV 1M失去電壓。512開關(guān)低電壓保護啟動后，由于故障時刻511電容電流大于閉鎖值、待10kV 1M失去電壓后，經(jīng)過0.5秒的延時，511開關(guān)低電壓保護動作跳開開關(guān)。由于短路故障持續(xù)時間約1秒左右，最終導(dǎo)致512開關(guān)三相母線側(cè)梅花觸頭及三相真空滅弧室上側(cè)與觸臂固定螺栓及其金屬墊板燒毀。持續(xù)燃弧產(chǎn)生的高溫、高壓灼傷真空滅弧室靠近觸頭盒側(cè)的陶瓷外殼。六、應(yīng)對措施1、更換同型號的板芙站10kV #1電容511開關(guān)三相梅花觸頭。2、結(jié)合停電5月18日板芙站10kV1M母線修復(fù)停電，對本母線段開關(guān)小車及其動靜觸頭進行全面檢查、維護。3、針對此次柜門被氣浪沖開，已威脅人身安全，建議對板芙站1M母線開關(guān)柜小車室柜門進行強化改造，如增加柜門厚度，改進柜門鎖扣固定方式等。4、將真空滅弧室靜觸頭側(cè)與導(dǎo)電臂的連接結(jié)構(gòu)進行改造，如將兩螺栓整體壓板分成兩段，以消除固定螺