某变电站281断路器故障分析

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1、某变电站281断路器故障分析2007年7月8日17时59分，某220kV变电站所在市的西北部地区雷阵雨和大风。281线路C相遭雷击引发单相接地故障，80ms后281开关C相跳闸，切断故障电流；约114ms后C相重新出现故障电流，重合闸后加速保护动作，跳开281开关其他两相开关。1.断路器情况断路器生产厂家为西门子（杭州）高压开关冇限公司（以下简称杭州西门了），型号3AQ1EE型液压机构SF6断路器,2005年1月出厂，额定电流4000A,短路开断电流50kA/3s,雷屯冲击耐受电压1050kVo故障吋现场无操作和检修工作

2、，SF6气体压力正常，断路器正常运行。2.检查情况现场检查281开关整体外观正常，无闪络放电现彖，SF6气体压力表显示为7.3bar,机构压力为32.5MPa,均为正常压力，站内其他一次设备外观检查无异常。2007年7月26F1,故障断路器故障相C相和正常相A相在生产厂家进行了解体检查。（1）C相聚四氟乙烯吹气栅罩烧蚀，并有颗粒状物质脱落，A相聚四氟乙烯吹气栅罩完好；C相环氧树脂压气筒冇电弧高温烧灼痕迹，压气筒的外表而由于高温的作用发黑碳化，A相压气筒完好；C相灭弧室上导电筒镀银层及石墨喷口表面由于高温电弧的作用暗化发黑

3、，A相灭弧室上导屯筒表面镀银层光滑如新，导电筒端部的石墨喷嘴表面光滑。（2）C相灭弧室下导电筒镀银层及石墨喷口表面由于高温电弧的作用暗化发黑,右墨喷口表而多处冇电弧烧灼产生的细微裂纹。A相灭弧室下导电筒表而镀银层光洁完好，导电筒端部的石墨喷嘴表面光滑。（3）C相开关底部分子筛网罩上落冇部分灰褐色薄片，怀疑为瓷瓶釉质经高温烧蚀的脱落物；另有少量白色颗粒，怀疑为聚四氟乙烯吹气栅罩经电弧烧蚀的脱落物。随后将灰褐色薄片和口色颗粒材质送浙江大学分析测试中心进行了成分化验分析，确认主要成分为瓷瓶釉质和聚四氟乙烯。（4）C相瓷套内表面

4、有大量裂纹状痕迹，瓷套中部对应开关断II位置明显凹凸不平，A相瓷套内表而光洁完好。1.故障原因分析该站281断路器灭弧结构为定开距开断型式，开距为80mm；采用液压分相操作机构，能够在三周波内开断故障。该断路器自2005年投运后，预试数拯合格，未进行过补气工作，未发生过任何缺陷。根据现场解体情况及保护动作信息初步分析故障发生的原因：（1）根据现场的故障记录和故障录波图分析，281线路C相遭受首次雷击后对地短路，故障电流约为37kA,80ms后某站281开关成功切除故障电流。（2）在故障发生的时间段，该220RV变电站附近

5、地区雷电频繁，281开关在线路第一次遭受雷击后成功开断了故障电流；但在故障切除后114ms,单相重合闸未启动前（保护整定重合闸无电流间隙时间为800ms,远大于114ms）,C相线路再次遭受雷击，沿线入侵的雷屯冲击过电压在断口处产生全反射雷电波，两倍的雷击过电压与正母线系统电压叠加作用在281开关C相断口，导致断路器C相断口击穿。由于线路的故障点依然存在，出现了第二次故障电流，直至失灵保护动作，跳开201开关，方将第二次故障电流切断。（3）本次故障中281开关灭弧室瓷套外观完好，无任何闪烙痕迹，表明瓷套外绝缘完好。但断路

6、器灭弧室断口击穿，按照断路器内、外绝缘配合的设计原则，断口的内绝缘大于外绝缘。但当雷电冲击电压的上升沿吋间较短吋，由于灭弧室内、外气体（SF6、空气）伏一秒特性的差异，再加上气体的击穿电压存在一定的分散性，发生灭弧室内部的SF6气体先于外部空气击穿的情况，导致281开关C相外绝缘完好而内绝缘击穿。2.雷电冲击电压的计算根据雷电定位系统的定位以及电流记录，18吋59分02秒为故障发生的时间段。在这期间该线路沿线连续遭受了6次雷击，雷电流的大小为10〜65.9kAo（1）线路悬挂绝缘了的50%雷电冲击放电电压一般为990kV

7、左右，该幅值雷电波到达断路器灭弧室断口时，发生全反射，幅值加倍，达到约1980kV,大于断路器灭弧室断口的耐压值1050RV及1200kV（德国西门子柏林断路器厂所提供的该型号断路器断口最大雷电冲击耐受电压为1200kV）,加上母线工频电压的叠加，断路器灭弧室断口发生击穿。(2)线路绝缘了在第一次雷击时发生外绝缘损坏，绝缘水平卜•降，断路器断II重击穿后随即产生了第二次故障电流。曲于该故障短路电流持续时间达294ms,最终导致断路器的灭弧室断口部件因电弧燃烧而发牛严重损坏。1.分析结论该站281断路器C相在出现第一次故障

8、电流后，历经80ms成功切断了故障屯流。断路器分闸后，打开的断路器断口在母线电源电压和后续雷击过电压的联合作用下发生击穿。断口击穿294ms后，母联开关201跳闸，切断故障电流的电源，故障电流最终消失。灭弧室断口及部件在短路电流作用294ms后被严重烧损。2.故障暴露出的问题(1)造成本次故障的根本原因是曲于定开距断