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分析GIS组合电器在大强煤矿66kv变电所使用过程中存在的问题

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摘要:通过对大强煤矿变电所在用66kv gis组合开关电气设备出现故障的原因进行详细分析,介绍该型设备因检修时间过长给煤矿安全生产带来的安全隐患,提出改进意见。

关键词:组合电器 绝缘子 沿面放电

gis也称为封闭式组合电器,核心元件是罐式断路器。与常规的敞开式高压电器设备相比,gis占地面积及体积小,维护周期长或不需检修,受环境影响小,但其检修或故障处理时间长。大强矿变电所gis组合电器投运后,先后二次出现故障,造成煤矿变电所长时间单电源供电,给煤矿的生产及安全工作带来了巨大的隐患。

1.大强矿变电所运行情况

大强矿66kv变电所由两回66kv电源取自文华一次变电所,使用2台sfz11-25000/66主变,66kv组合电器为全桥接线。华强甲线(华甲线)带1#主变压器、华强乙线(华乙线)带2#主变压器、66kv组合电器皆于12年送电运行。

2.66kv组合电器故障及原因分析

2.1第一次故障

2.1.1故障概况

华甲线带1#主变压器全负荷运行,华乙线带电,66kv母联热备用。在某日对2#主变进行了继保试验,在试验结束恢复送电过程中,华乙线文华一次变出口开关跳闸。调度汇报华乙线过流、短路,距离约为30km。

当日下午巡线完毕未发现问题,华乙线恢复送电。大强变电所人员开始操作,准备恢复华乙线热备用,合上78714开关后,2段母线带电运行正常后,在2#主变甲刀闸合闸后,华乙线过流,对应间隔距离保护动作,开关再次跳闸。

2.1.2故障点排查

故障发生后,拉回78714开关后,华乙线送电正常。初步判断故障点在78714开关后侧。

变电所后台机信息显示,两次跳闸均在2#主变甲刀闸合闸后发生。组合电器外观无异常,合闸指示正常,气室间隔sf6压力显示正常。初步确定是组合电器2#主变甲刀闸间隔内故障。

对2#主变甲刀闸进行绝缘电阻测试,从结果看,确定2#主变甲刀闸间隔内故障,2#主变甲刀闸相间及对地绝缘降低,送电时发生短路故障,导致华乙线一次变出口侧跳闸。

后对2#主变压器套管处进行相间、对地绝缘电阻测试,78724开关分位,2#主变压器乙刀闸合位,78724j3分位,相间对地绝缘电阻均大于1000 mω。78724开关合位,2#主变压器乙刀闸合位,78724j3分位,2#主变压器甲刀闸分位,相间对地绝缘电阻均大于5 mω。78724开关气室气体无异味,2段母线气室气体有异味,故障时78724j1接地开关铜排发热。判断故障点为2#主变压器甲刀闸和78724j1接地开关(三工位隔离接地开关)。

2.2.3故障原因分析

打开三工位隔离接地开关,发现a、c相动触头相间绝缘子上侧表面发黑,两侧有烧灼痕迹,a、c相动触头与a、c接地刀闸静触头间有放电拉弧痕迹,两端触头烧灼严重,a、c接地端口屏蔽罩烧损。接地断口开距大且固定,并与隔离开关断口大小一致,不存在断口绝缘介质击穿的可能性。从燃弧痕迹分析,燃弧源于绝缘子侧面于导体相接处,结合开关内部导体的三相平衡绝缘水平,判断不是sf6气体直接击穿所致。对取下的绝缘子进行测试,测得绝缘电阻为400 mω左右。简单处理后,测得绝缘电阻大于1000 mω,并通过184kv持续1min的工频耐压试验。说明绝缘子性能在故障后恢复良好,不存在质量问题。

2.2.3故障处理

处理内容包括:对刀闸进行更换;对78724开关间隔、2#主变甲刀闸间隔进行抽真空处理,皆持续24小时;对78724开关、2#主变甲刀闸间隔进行充气;对2#主变电源侧避雷器间隔进行放气、避雷器拆除及抽真空;对2#主变电源侧避雷器间隔进行充气;2#主变电源侧避雷器间隔充气后静置。对2#主变甲刀闸进行耐压试验,试验合格。

2.2.4 华乙线乙刀闸第二次故障

隔日恢复华乙线及2#主变热备用运行,华乙线再次跳闸。一对组合电器进行检查,二对华乙线巡视,初步确定是华乙线乙刀闸故障。对华乙线乙刀闸放气,拆开华乙线乙刀闸间隔后发现动触头b、c相相间绝缘子有烧灼痕迹,确定是该刀闸故障。

经分析,连续二次短路故障产生的大电流及高温高热对绝缘子造成损伤,而在故障后没有对此绝缘子进行工频耐压试验,从而在运行华乙线乙刀闸运行中发生故障。

2.2.5故障原因结论

根据分析及测试结果,在基本排除绝缘子本身质量、气体绝缘介质等问题后,结合故障绝缘子的燃弧痕迹分析后认为,内部悬浮微粒或污染物进入

了故障绝缘子表面区域,改变了绝缘子表面区域的空间电场分布,导致局部电场发生畸变,最终由悬浮微粒或污染物引导绝缘子沿面放电,产生故障。

3.大强变电所组合电器使用过程存在的安全隐患

3.1避雷器参数不合理

从运行以来,先后发生两次短路事故,在处理故障的过程中,又发现6组避雷器额定电压与系统电压不匹配等问题。

对新安装设备进行耐压试验时,发现在华乙线路进口、2#主变电源侧各一组及出线侧后加装四组共六组避雷器,型号为y10wf-108/281,其额定电压为110kv,与大强矿变电所的66kv电压系统不匹配,在雷电冲击及操作冲击时产生的残压较高,对设备安全运行带来隐患;且避雷器没有隔离刀闸开关,直接安装在母线上,试验时,需要先放出sf6气体、拆除避雷器,试验后恢复,至少需要二天时间,存在安全隐患。

3.2气室间隔过大

设备的5、17等气室的间隔室过大,气室内集成设备过多,发生故障概率大幅度增加,当某台设备发生故障时,气体绝缘强度降低,对其他设备的绝缘都造成一定程度的降低,都需要打开气室进行检修,造成较长停电时间。

3.3检修时间过长

综合故障处理过程,从组织设备配件到检修完成恢复正常送电,处理故障繁琐冗长,修复费用高昂,至少需要十天以上,在此期间变电所单电源供电,如果在此期间运行回路系统发生故障,变电所将失去电源,造成变电所长期停电的事故,违反2011年版《煤矿安全规程》相关规定。对矿井安全生产带来极其严重的安全隐患。

4.预防措施

4.1管理措施

加强gis故障检修的调试与安装监督管理工作,特别是现场安装环境、各气室密封面的检查处理等管理工作,确保密封良好,严防安装期间有悬浮微粒进入气室内部,避免发生此类事故。发生故障后,可使用红外线热像仪对绝缘子进行温度检测,以判断是否发生局部放电现象,初步确定故障范围;必须查清关联原因后方可送电,防止扩大事故范围;必须严格按照gb50150-2005《电气装置安装工程电气设备交接试验》和dl/t596-2005《电气设备预防性试验规程》的规定进行试验。

4.2系统改造

将6组110kv系统使用的避雷器更换为66kv系统使用的避雷器,进线的2组避雷器由气室内改接气室外;将出线的4组避雷器改接到与电压互感器并联共用同一隔离开关。

增加一回66kv电源应急系统,在华甲、乙线和甲开关前,通过二组隔离开关、一组断路器、二组隔离开关,将66kv电源引到1#、2#主变乙开关后、1#、2#主变前,当二套组合电器均发生故障时,直接为主变压器提供应急电源,保证变电所正常供电。

5.结语

煤矿变电所是一类负荷,要求供电可靠性高。而本变电所选用的66kvgis组合电器,由于生产设计、设备选用等存在一定问题,检修繁琐、时间冗长,运行1年多就出现故障,需进行技术改造,因此给煤矿生产带来极大的安全隐患及资金浪费,所以在煤矿变电所的设备选型时,必须综合考虑设计、技术、设备质量及安全可靠性等因素,以确保煤矿安全供电。

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