(1:中国水电顾问集团风电关岭有限公司贵州安顺561300;
2:中广核贵州开阳风力发电有限公司贵州开阳550300)
摘要:文章依据一台断路器小车开关在“工作”位置,断路器在“分”位时其中一项显示有电流值,而进行的一系列故障原因分析及故障查找
关键词:断路器;小车;交流试验;梅花桩;受潮
1、异常描述
2017年8月,贵州xx风电场对35kV设备首次充电。设备当前状态为:35kV311断路器在合位运行、35kV301断路器、35kV302断路器在冷备用,35kV母线带电正常,35kV集电一、二线冷备用。准备对35kV集电线路充电,执行将35kV集电一线301断路器小车由“试验”位置摇至“工作”位置,并检查35kV集电一线301断路器小车位置正确,正要准备后台遥控合上35kV集电一线301断路器时,发现后台界面上35kV集电一线线路B相电流显示0.7A,操作人员立即到35kV开关室35kV集电一线301断路器处检查,检查发现35kV开关室内有一股较为明显的焦臭味,值班负责人当即下令拉开主变35kV(低压)侧311断路器,35kV母线失电,35kV集电一线线路B相电流为0A。
2、原因分析
1)贵州气候阴湿为主、35kV开关室电缆沟有少量的积水、开关柜安装完成已有10个月未投运,综合这些原因,35kV开关柜内触头盒受潮严重或开关本体触头受潮严重,甚至有凝露造成B相有电流流过。自设备安装完成后,35kV开关室就安装了一台大功率的工业除湿机,室内湿度控制在60%-70%;在未投运期间手动启动开关柜内除湿装置(加热器);所有开关柜封堵良好;而且如果说35kV开关柜内触头盒受潮严重的话,母线带电时,上触头也带电了,早就有以上异常现象了,所以因受潮造成短路的可能性很小。
2)施工过程中在开关柜内留有异物、绝缘支柱有污垢爬电或有开关柜顶有漏水现象等导致。在设备投运前,集中对设备内外进行详细的检查及卫生清扫,故可以排除这个原因。
3)在35kV集电一线301断路器小车由“试验”位置摇至“工作”位置时操作不当,使35kV开关柜内触头或开关本体触头损坏造成。在设备调试期间操作顺畅、且在未投运之前进行多次操作练习,所以因操作不当造成的可能性不大,但不能完全排除。
4)35kV集电一线301断路器合闸摇小车或单相合闸摇小车造成。送电操作之前已确认过断路器在“分闸”位置,且开关柜机械闭锁装置也不容许断路器合闸摇小车。就算闭锁失灵,断路器合闸摇小车给线路充电,35kV集电一线线路电流也不会这么小(正常空载线路电流在6-7A),而且不只是单相有电流。故可以排除这个原因。
5)35kV集电一线301真空断路器灭弧室灭弧介质环境破坏,断路器B相两触头间放电拉弧导致B相有较小的电流流过。在前期电气设备交接试验中,301真空断路器交流耐压试验结果符合要求,所以这种情况造成的可能性小,但在没有再次试验结果,无法排除这种可能性。
综合分析,第三、第五种是造成35kV集电一线301断路器送电异常的主要原因。
3、异常查找过程
1)首先将35kV集电一线301断路器进行高压电气隔离,既将35kV311断路器小车由“运行”位置摇至“试验”位置,并悬挂标示牌。
2)在35kV母线上装设一组三相短路接地线(接地小车),对母线放电接地,将35kV集电一线301断路器小车由“运行”位置摇至“试验”位置时,听到开关柜内有东西掉落的声音,打开开关柜门发现真空断路器B相触头梅花桩弹簧脱落3根(上端1根,下端2根),此时判断可能是操作不当造成B相触头梅花桩弹簧损坏。
3)通过对脱落的触头梅花桩弹簧检查,发现脱落的3根弹簧断裂口是烧断的痕迹,操作不当造成弹簧损坏的可能性减小了。当时疑惑的问题是,35kV开关柜内上端触头带电在断路器触头接触时产生电弧,烧断触头梅花桩弹簧,可是下端触头没有带电,怎么也烧断了触头梅花桩弹簧?而且断了2根。
4)下端触头带电来源判断,因集电线路还没有投运,所以电源只有从上端触头引来,上下触头唯一的连接体就是真空断路器了,只有在断路器在合位时才能电气接通,可是断路器确在分位。最后利用绝缘摇表测量断路器B相上下触头通断和阻值,测得结果是断路器确在分闸位置,B相上下触头间电阻为:6.4兆欧,而A、C相上下触头间电阻大于3000兆欧,由此判断出35kV集电一线301真空断路器灭弧室灭弧介质环境破坏,断路器B相两触头间放电拉弧导致B相有较小的电流流过。
5)开关室内胶臭味是上下触头和开关柜触头接触是发电拉弧,烧伤开关柜触头盒及断路器B相灭弧室烧伤产生。
4、经验总结
这起故障虽然没造成系统和人员以及设备的重大损坏,但是暴露了以下问题:
1)电气设备的交接试验监控不到位;
2)设备首次充电的顺序不对;
3)设备室除湿的重要性;
4)业务技能和安全意识的有待提升;
根据以上问题,现将集电线路首次充电的经验总结如下:
1)项目工程电气设备交接试验结果的正确性,需要做到过程的严密监控和结果的验收,确保试验报告的正确性。
2)电气设备首次充电的顺序,对新投运的线路首次送电时
应该先给相对应的线路开关充电,或线路和相对应的开关一起充电。如:对35kV集电一线线路首次充电的正确顺序,a、将35kV集电一线301断路器小车由“试验”位置摇至“工作”位置;b、35kV集电一线301断路器;c、合上主变35kV侧311断路器,同时给301断路器、35kV集电一线充电;d、检查301断路器、35kV集电一线运行正常;e、最后再操作301断路器对35kV集电一线停送电。如果按照此顺序,将会避免35kV集电一线301断路器小车由“试验”位置摇至“工作”位置过程的危险,即便是断路器灭弧室灭弧环境破坏,也不会给操作人员带来危险。
3)针对贵州这种特殊的气候条件,电缆沟空洞防火(潮)封堵,设备室电缆沟有积水的要及时处理,在电气设备室装设工业除湿机是很有必要的。经验表明,高压电气设备较长时间在湿度超过70%以上的环境中运行,有可能导致固体绝缘物表面不断吸收潮气并形成水膜,而水中含有的离子在电场中会沿绝缘物表面运动,并在电极附近形成积聚,使得局部电场强度增加,发生放电,并引起沿面闪络电压下降。
4)加强人员业务技能的学习和安全意识的提升,对设备运行状态的分析,在出现异常状态及事故的情况下,及时进行处理,以保证发电厂、电力系统的安全、稳定、优质、经济运行。
参考文献:
[1]陈志平,35KV输电线路运行检修方法,魅力中国,2018(06)