一起800kV罐式断路器内部放电故障分析研究
发表时间：2017-08-08T17:16:47.407Z 来源：《电力设备》2017年第10期 作者： 郝金鹏 马云龙 李秀广 刘世涛[导读] 摘要：罐式断路器做为电力系统中的重要设备，其运行状况直接关系到电网的安全稳定运行。
（国网宁夏电力公司电力科学研究院 宁夏银川 750001）
摘要：罐式断路器做为电力系统中的重要设备，其运行状况直接关系到电网的安全稳定运行。当罐式断路器发生故障时，对故障原因进行分析，有助于提升设备产品质量，防范同类故障的再次发生。本文讨论了一起800kV罐式断路器内部放电故障的原因分析研究。 关键词：罐式断路器；内部放电；故障分析 引言
罐式断路器是电力系统中的重要设备，其运行状况直接关系到电网的安全稳定运行。罐式断路器发生故障时详细分析其故障原因，针对故障的原因进行改进、整改，可以防范同类事故的再次发生，具有重要意义。 1 故障经过
某日，某750kV变电站7530间隔800kV罐式断路器内部发生B相故障，30ms后分别跳开7531、7530、7532断路器B相；693ms时，7531、7532重合闸出口，B相合闸；786ms时，瞬时跳开7532、7530断路器A、B、C三相；800ms时，瞬时跳开7532、7530断路器A、B、C三相。现场检修人员对故障间隔断路器进行外观检查，确认各气室压力正常、产品外观未出现明显损伤迹象，断路器B相本体接地扁
铁处有灼烧痕迹。
该罐式断路器型号为LW55-800，出厂日期为2010年8月，三相分体结构，单相由1相罐式断路器、2相电流互感器、2相瓷套管组成。每相罐式断路器包含3个气室：断路器单独一个气室，两侧电流互感器与套管分别组成一个气室。结构简图如图2所示。
图2 结构简图 2 故障分析
2.1 现场试验及解体分析情况
为检查断路器状态，在现场对该间隔断路器进行了气体成分检测及绝缘电阻测试。气体成分检测结果显示，B相P2侧气室二氧化硫、硫化氢已经严重超过注意值（SO2≤1ul/L；H2S≤1ul/L），一氧化碳、氟化氢含量也很高。
随后在断路器分闸状态下进行了绝缘电阻测试。B相测试结果为：P2侧绝缘电阻19.4GΩ，P1侧绝缘电阻80.1kΩ，P2侧绝缘电阻明显偏低。
根据气体成分测试结果，初步判断B相P2气室存在高能量放电故障；CO含量很高，说明故障涉及到固体绝缘。结合绝缘电阻测试结果，判断该断路器B相机构侧套管气室内部存在高能量放电故障，故障已涉及固体绝缘。
随后，在现场对故障断路器进行解体检查，拆除P2侧套管时，发现套管气室内壁、导电杆、电连接及盆式绝缘子上附着大量SF6分解
产物，盆式绝缘子表面有一条明显的放电痕迹，绝缘子表面及CT内壁炭化烧黑痕迹明显，电连接与盆式绝缘子连接底座局部存在烧熔现象，套管屏蔽支撑绝缘件上有明显树枝状爬电痕迹，手孔处吸附剂外壳变形。具体情况如图3-图6所示：
2.2制造厂解体检查情况
现场初步解体后，确认了该断路器内部发生了高能量放电故障，为进一步分析故障发生的原因，将该断路器返厂进行解体检查。 1）套管装配检查过程
在设备制造厂内对已完成解体及空气置换后的套管装配进行检查，发现瓷套、屏蔽筒内部以及导体上有大量放电产生的分解物，绝缘支撑筒上有轻微放电痕迹，其余零部件未见异常。
2）使用吊装工装，将断路器两侧盆式绝缘子吊下，检查盆式绝缘子两外表面，P2侧盆式绝缘子CT侧表面有放电痕迹及放电分解物，
其它位置未见异常。如图7所示
3）对P2侧电流互感器筒体进行检查，发现筒体内部和外部均有不同程度的受热烧蚀或掉漆现象，未发现其他异常。 4）对断路器装配进行解体检查，各部位零部件状态良好，未发现异常。 5）放电分解物化学成分分析
对故障断路器P2盆式绝缘子、套管装配各处的放电物进行取样，进行化学成份检测。分解物检测结果表明：分解物中主要包括C、O、F、Al、S、Cr、Mn、Pb等元素。这些元素均可由电弧灼烧电连接、盆式绝缘子、电流互感器筒体（不锈钢材质）及SF6气体所产生，未检测到异常元素成分。
6）对套管绝缘支撑筒、盆式绝缘子进行X光探伤
为排查绝缘支撑筒及盆式绝缘子是否存在内部缺陷，对其进行X光探伤，在其内部未发现气泡、裂纹、异物等缺陷，检查结果合格。 7）套管绝缘支撑筒、盆式绝缘子绝缘试验
为排查绝缘支撑筒及盆式绝缘子是否存在内部缺陷，对其进行绝缘试验。套管绝缘支撑筒、盆式绝缘子均通过了交流耐压及局部放电测试。
3 故障原因分析
通过现场查看解体情况，及对设计结构、生产过程、分解物成分等方面进行的分析，分析结论如下：
1）分解物未发现异常，分解物主要由电弧灼烧绝缘支撑筒、盆式绝缘子、电连接、电流互感器筒体及SF6气体所产生（铝合金熔化温度660℃左右，不锈钢熔化温度1400℃左右，盆式绝缘子玻璃化温度110℃左右，放电电弧温度2000℃以上）。
2）经过对绝缘支撑筒及盆式绝缘子生产控制过程的调查以及对所有绝缘件进行X光探伤检查，未发现表面、内部有裂纹、异物、气泡等缺陷。
3）通过对断路器进行解体检查，确认内部各零部件状态良好，未见异常。由此可以确认本次故障与断路器无关。
综合考虑以上因素及气室内部可能引起放电的原因，分析认为导致本次放电事故可能的原因为套管气室底部存在异物，导致电场发生畸变，在电连接和筒体之间首先发生气隙放电，放电产生的金属离子和分解物导致盆式绝缘子表面绝缘性能劣化，继而在第二次重合闸时进一步发展为沿面放电，同时也可能伴随着气隙放电。沿面放电在盆式绝缘子表面形成闪络通道，气隙放电导致电连接烧蚀形成熔融物，
部分熔融物沿盆式绝缘子表面向下滴落，形成盆式绝缘子表面的凹坑及金属堆积物。由于放电现象非常剧烈，导致电连接上放电烧蚀后的分解物颗粒飞溅到套管绝缘支撑筒表面，使绝缘支撑筒出现对地放电。
通过对套管结构进行梳理，判断异物最可能在厂内装配或现场安装环节产生。在装配和安装时，异物可能隐藏在套管下部绝缘支撑筒与中间屏蔽筒的缝隙之间，若对异物残留点确认不到位、清理不到位，在断路器长期运行过程中，受操作震动力或电动力的作用异物会逐渐滑出，最终掉落在套管气室底部，造成放电故障。 4 结语
当罐式断路器内部存在杂物或金属颗粒时，会造成内部电场畸变，最终形成放电通道，引发放电故障。造成罐式断路器内部产生异物或金属颗粒的因素有很多，如何确保断路器从出厂、安装、投运各环节的质量控制，减少设计、运输环节造成的隐患对断路器的安全运行至关重要。我们要对罐式断路器从出厂到安装运行的全过程进行严格的质量控制，确保不发生影响罐式断路器正常工作的隐患。 参考文献：
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