電容器投切過電壓引起的開關(guān)故障分析

電容器投切過電壓引起的開關(guān)故障分析

1引言
　　真空斷路器由于結(jié)構(gòu)緊湊、答應(yīng)的機(jī)械及電氣壽命較油開關(guān)存在明顯的上風(fēng)，故此，近年來在國內(nèi)10kv及35kv系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其應(yīng)用在投切電容器組方面。但根據(jù)現(xiàn)有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國產(chǎn)35kv真空開關(guān)，無論設(shè)計(jì)水平、還是制造工藝上都相對欠缺，尤其是操動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性方面急需進(jìn)一步的進(jìn)步。而進(jìn)口35kv真空開關(guān)其制造工藝及機(jī)械電氣性能都較優(yōu)，但國外35kv系統(tǒng)多為接地系統(tǒng)，生產(chǎn)的系列產(chǎn)品其盡緣性能多不能滿足我國的35kv電壓等級的要求。國內(nèi)部分合資廠家引進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過加強(qiáng)盡緣，生產(chǎn)的35kv真空開關(guān)，保存了進(jìn)口開關(guān)的很多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)滿足了國內(nèi)35kv電壓等級的盡緣要求，性能相對可靠。但由于進(jìn)口開關(guān)原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制，盡緣改進(jìn)后的產(chǎn)品仍有部分技術(shù)性能不能滿足國內(nèi)有關(guān)技術(shù)要求，此類設(shè)備的運(yùn)行也存在一定的隱患。下面就一起投切電容器過電壓引起的進(jìn)口鎧裝真空開關(guān)盡緣故障作具體分析。多用表| 驗(yàn)電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計(jì)| 電力測量儀| 光度計(jì)| 電壓計(jì)| 電流計(jì)|
圖1故障發(fā)生時(shí)的運(yùn)行方式

2故障前運(yùn)行方式及保護(hù)監(jiān)控信號
　　故障發(fā)生時(shí)的運(yùn)行方式如圖1所示。各電容器參數(shù)見表1。各電容器自投產(chǎn)沖擊試驗(yàn)至事故發(fā)生時(shí)，累計(jì)操縱次數(shù)見表2。
表1各電容器參數(shù)

表2各電容器自投產(chǎn)沖擊試驗(yàn)至事故發(fā)生時(shí)的累計(jì)操縱次數(shù)

2.1保護(hù)及監(jiān)控動(dòng)作情況
　�。�1電容器和＃4電容器相繼由運(yùn)行改熱備用，之后，162ms內(nèi)出現(xiàn)35kvi、ii段母線瞬時(shí)接地。＃4電容器ia越高限（電流380.752a）;ib越高限（電流379.873a）。＃1主變35kvab相電壓uab為36.590kv。35kv母差交流電壓回路斷線動(dòng)作，35kv母差保護(hù)動(dòng)作，35kv母分開關(guān)分，＃2電容器開關(guān)分。
2.2故障現(xiàn)象
　　檢查開關(guān)室，＃4電容器柜有煙霧，＃4電容器開關(guān)小車?yán)�至柜外，發(fā)現(xiàn)＃4電容器開關(guān)內(nèi)部故障，開關(guān)本體燒毀，c相特別嚴(yán)重。開關(guān)母線側(cè)三相短路，35kv母差保護(hù)動(dòng)作。檢查＃4電容器組設(shè)備完好，發(fā)現(xiàn)＃4電容器組避雷器三相各動(dòng)作一次。避雷器的型號為y5wr-51/134。

3故障斷路器解體測試
3.1試驗(yàn)儀器
盡緣電阻測試儀:型號pc270-2h　使用2500檔
150kｖ工頻耐壓設(shè)備如下:
直流電阻測試儀:型號mom600a　瑞典
開關(guān)機(jī)械特性測試儀:型號x-bt100　德國
3.2丈量盡緣電阻
在故障斷路器未作任何處理情況下測試，盡緣電阻丈量數(shù)據(jù)如表3所示。
表3故障斷路器處理前的盡緣電阻

　　用棉布浸無水酒精清洗三相盡緣筒及觸臂，同時(shí)將棉布從盡緣筒上端伸進(jìn)，清洗盡緣筒內(nèi)表面和真空滅弧室外表面。盡緣筒外表面碳黑基本清除，清洗后，用電吹風(fēng)吹干。再次丈量盡緣電阻，丈量結(jié)果如表4所示。
表4故障斷路器處理后的盡緣電阻

3.3工頻耐壓試驗(yàn)
3.3.1斷口試驗(yàn)
斷口試驗(yàn)的接線方式為:開關(guān)上觸臂接高壓，下觸臂接地。丈量結(jié)果如表5所示。
表5故障斷路器斷口試驗(yàn)結(jié)果

3.3.2機(jī)械操縱及特性試驗(yàn)
機(jī)械操縱及特性試驗(yàn)的丈量結(jié)果如表6所示。
表6機(jī)械操縱及特性試驗(yàn)丈量結(jié)果

三相真空滅弧室外包熱縮套割往后，進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)。丈量結(jié)果如表7所示。
表7往除熱縮套后的工頻耐壓試驗(yàn)丈量結(jié)果

c相真空滅弧室開距拉大至14mm，工頻耐壓為88kv，外部閃絡(luò)。經(jīng)過實(shí)測，開關(guān)主要盡緣部件爬距如表8所示。
表8開關(guān)主要盡緣部件爬距丈量結(jié)果

破開a、c相真空滅弧室檢查發(fā)現(xiàn)，滅弧室消息觸頭及屏蔽罩嶄新，未發(fā)現(xiàn)觸頭燒損現(xiàn)象。

4故障原因分析
　　對于電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中開斷中性點(diǎn)接地的電容器，產(chǎn)生過電壓的分析如下。
設(shè)a相電流過零時(shí)，首先開斷。此時(shí)a相電源電壓為最大值em，令em＝1。經(jīng)過半個(gè)工頻周期時(shí)的各點(diǎn)電壓如圖2（a）所示。此時(shí)，(a－a’’’’)間恢復(fù)電壓為3，若重燃并在高頻電流第一次過零時(shí)熄弧，a’’’’點(diǎn)有最大電位為－3。再經(jīng)過半個(gè)工頻周期，各點(diǎn)電壓如圖2（b）所示。a點(diǎn)電位升至＋3，（a－a’’’’）間恢復(fù)電壓達(dá)6。按照上述分析方法，分析a、b兩相先后斷開時(shí)的過電壓，可知先后開斷的過電壓比一相開斷后兩相同時(shí)開斷時(shí)要高�？梢�，開斷電容器時(shí)，有可能產(chǎn)生的操縱過電壓是比較高的。

圖2電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)a相先開斷電容器
　　根據(jù)上述分析，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)及開關(guān)解體檢查情況分析，我們發(fā)現(xiàn)故障是由于該斷路器斷口及盡緣拉爬距嚴(yán)重不足造成的。爬距不到國標(biāo)規(guī)定的35kv加強(qiáng)盡緣有機(jī)盡緣爬距810mm、瓷盡緣爬距729mm的一半的要求。同時(shí)斷口工頻耐壓水平裕度較小。在系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓的情況下，輕易出現(xiàn)盡緣事故。根據(jù)燒損斷路器的外觀檢查，我們以為開關(guān)故障主要原因是產(chǎn)品出廠時(shí)外盡緣存在盡緣隱患，在開斷＃4電容器時(shí)，由于出現(xiàn)電弧重燃，產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，引起滅弧室外部盡緣閃絡(luò)。在開關(guān)外盡緣筒內(nèi)壁填充盡緣固化發(fā)泡材料，增加斷口間盡緣水平。采取上述措施后斷路器順利投進(jìn)運(yùn)行。

5結(jié)論
　　5.1進(jìn)口35kv開關(guān)一般按照不接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，投進(jìn)國內(nèi)35kv系統(tǒng)運(yùn)行必須需經(jīng)過盡緣改造。
　　5.235kv緊湊式開關(guān)內(nèi)外盡緣裕度不足，尤其受滅弧室結(jié)構(gòu)限制，滅弧室爬距常不能滿足要求，需采取有效措施改善斷口間盡緣強(qiáng)度。
　　5.3投切電容器的真空開關(guān)須經(jīng)過電流老化和投切試驗(yàn)后，方能投進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行。