中國電力技術(shù)裝備有限公司 尹 航

當前，我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，與此同時科技水平相較以往也得到了質(zhì)的飛躍，這也促使電力能源方面的需求不斷增加。變電站主要指的是降壓變電站，為給較遠的區(qū)域輸送電能就必須升高電壓，促使其成為高壓電，當?shù)竭_用戶的區(qū)域后，再結(jié)合實際的需求降低電壓，而所有工作的開展都離不開變電站，可以說其發(fā)揮的作用較為關(guān)鍵。

1 500kV 交流變電站斷路器的相關(guān)原理概述

總的來說，斷電器的構(gòu)成部分主要包含觸頭、滅弧、操作系統(tǒng)以及脫扣器和外殼等，一旦有短路的情況發(fā)生，大電流所產(chǎn)生的磁場會將反力彈簧克服，隨即脫扣器將會拉動操作機構(gòu)，促使其做出相應(yīng)的動作，而之后開關(guān)就會出現(xiàn)跳閘的情況。如果過載，就會加大電流，就會引起發(fā)熱的情況。同時，雙金屬片變形達到一定的值就會對機構(gòu)的動作加以推動。斷路器包含了以下特點：過載斷路保護、額定電壓、電流等。500kV 交流變電站斷路器需要達到以下的標準：一是在短時間內(nèi)識別各類型的故障，并及時作出處理反應(yīng)。二是要保證即時負載電流長時間經(jīng)過，并且可以對溫度進行有效的控制。三是相同端口之間的觸頭要一致于標準，所有的操作必須嚴格具體的標準和要求進行。四是適合所有環(huán)境，且運行狀態(tài)不受惡劣環(huán)境的影響。

1.1 基本原理

斷路器失靈保護是在線路，以及元件出現(xiàn)故障的時候立即將保護措施觸發(fā)，立即將開口的斷路器跳開，其根本原理在于在發(fā)生故障的第一時間將保護措施啟動，跳開斷路器，結(jié)束斷路器拒動。這樣的情況下，保護出口的繼電器不返回，與斷路器的拒動相別相結(jié)合對電流進行有效的判別，從而進一步啟動失靈保護。由于整定的時間存在一定差異，因此首先要跳開母線開關(guān)，隨后在跳開上面的其他斷路器。

1.2 保護配置

一是在選擇保護裝置的過程當中，一般情況下都是進行兩種保護裝置的選擇。但是需要注意的是所選擇的這兩種保護裝置原理要做到不同，廠家也應(yīng)當有所差異。二是線路需要配備雙保護，兩側(cè)的位置更需要配備遠跳保護。每一個斷路器都需要配備斷路器保護，并配備重合閘。三是變電站內(nèi)的主變壓器保護必須配備電量保護以及非電量保護。其中，電量保護要配備兩套，非電量保護需要配備一套。四是在500kV 電力網(wǎng)當中必須裝設(shè)斷路器失靈保護，從而為電網(wǎng)的有效運行提供便捷。五是運用后備的方式來保護線路設(shè)備和電力設(shè)備。六是如果斷路器與電流交互器存在故障，不可由該回路保護切除，這就會導致保護死區(qū)形成，而其他相關(guān)保護將故障切除之后停電的范圍也會持續(xù)性地擴大，從而對電網(wǎng)的運行帶來負面影響。七是可以分相進行操作的斷電器，可以只考慮單向跳閘拒動的情況。

2 500kV 交流變電站斷路器的運行情況分析

當前，500kV 交流變電站斷路器從整體的運行來看處于較好的狀態(tài)，斷路器故障發(fā)生的概率相對也比較低，盡管如此依舊不能放松警惕。一些變電站在使用之后可能最開始有著較為優(yōu)異的運行狀況，斷路器的投切功能也能完全發(fā)揮出來，但使用時間不斷增加的同時，斷路器的觸頭位置難免會有燒傷的情況存在，而這樣一來，接觸的時候電阻值就會上漲，也會導致相回路的電阻值超出規(guī)定的標準，設(shè)備的控制作用也難以完全發(fā)揮出來。基于這一情況的解決，可以分為以下兩方面，即實施短期措施和實施長期措施，以此將設(shè)備中可能引發(fā)故障的一系列不利因素徹底排除，為變電站的良好運行打下堅實的基礎(chǔ)。由此可以明確，在高壓變電站運行的同時斷電器較為森關(guān)鍵，要加強力度控制斷電器并對其實施全面監(jiān)督。

3 我國電網(wǎng)中高壓斷路器的作用

3.1 調(diào)節(jié)作用

高壓斷路器屬于開關(guān)設(shè)備的一種，可以進行調(diào)節(jié)也可以進行控制，也正因如此，其可以與電網(wǎng)的實際需求相結(jié)合進行電力設(shè)備的設(shè)置，并且投入電力線路等，以此來對設(shè)備供電需求進行科學調(diào)節(jié)。

3.2 故障切除作用

高壓斷路器可以有效切除故障，電力系統(tǒng)當中如果線路或者是設(shè)備出現(xiàn)故障時，在繼電保護的影響之下，可及時明確故障錯在的位置并立即對其進行消除。

3.3 安全保護作用

高壓斷路器這一開關(guān)設(shè)備是可以進行調(diào)節(jié)的，所以相關(guān)人員要想保護電力設(shè)備，可將高壓斷路器或者是其他開關(guān)設(shè)備關(guān)閉，以此來隔離高壓電源。

4 500kV 交流變電站斷路器故障發(fā)生的原因和整改對策

4.1 500kV 交流變電站斷路器故障原因分析

在對其故障原因展開分析的過程當中，需要結(jié)合以下幾方面進行。

4.1.1 GIS 設(shè)備可能存在的故障

對照組：對對照組疑似乳腺癌患者實施鉬靶X線檢查患者在診斷過程中保持仰臥體位，前胸緊貼線圈槽，對冠狀位、矢狀位和橫斷位進行常規(guī)掃描，對靜脈進行強化掃描，主要觀察患者乳房內(nèi)的乳腺是否存在腫塊，如果存在腫塊，則觀察腫塊的體積、形態(tài)、結(jié)構(gòu)及鈣化情況。

在這一方面的故障當中，最普遍發(fā)生的就是絕緣故障，而引發(fā)此種故障的原因包含了使用不適當?shù)募夹g(shù)，或在施工的過程當中存在人為的操作失誤。但從實際來看，該故障的發(fā)生并不是GIS 設(shè)備自身有問題發(fā)生，主要是在于運行的過程當中不注重有效地維護。對于電力企業(yè)而言，在平時運行的過程中是明令禁止這一情況發(fā)生，相關(guān)人員也應(yīng)當以較高的標準來要求自身的操作。除此之外，出現(xiàn)故障的原因還包含現(xiàn)場安裝工作不夠到位，如未能完全清理現(xiàn)場就進行安裝，從而導致變電站內(nèi)部存在非常多的灰塵，引起短路的情況發(fā)生。并且如果選取不適宜的安裝工藝，以及安裝人員的操作與規(guī)章標準存在較大出入，也會導致隔離開關(guān)的插入深度未達標，從而引發(fā)短路的情況。在運行的過程當中，相關(guān)人員要加強此方面的管控。

4.1.2 拒動方面存在的故障

在正常的情況之下，斷路器內(nèi)部空壓系統(tǒng)的儲氣囊應(yīng)當處于封閉的狀態(tài)，但是也會在一定程度上出現(xiàn)漏氣的狀況，一旦漏氣，在短時間內(nèi)，儲氣罐當中的電壓就會不斷下降，分閘的目的就無法進一步實現(xiàn)。除此之外，還會導致無法實現(xiàn)設(shè)備兩相地跳開，啟動就會處于完全失靈的狀態(tài)，這也就會直接導致拒動故障出現(xiàn)。對此，氣壓如果與規(guī)定值存在較大的差異，就會引發(fā)拒動故障，也無法支撐設(shè)備的順利運行。

4.1.3 誤動方面存在的故障

如果變電站斷路器設(shè)備處于惡劣的環(huán)境下運行，尤其是處于環(huán)境較為潮濕，那么濕氣在設(shè)備運行時就會滲入，如果連接合閘或者是分閘就會引起開關(guān)錯誤的情況或者是開關(guān)分合的狀況。不僅如此，變電器的短路設(shè)備所處的環(huán)境外部經(jīng)常會發(fā)生振動，而一旦振動出現(xiàn)，很易引起三相不一致的狀況，引發(fā)閉合誤動。最后，在分閘線圈中如果電源一側(cè)接觸到地面，也會導致誤動故障[1]。

4.1.4 絕緣方面存在的故障

在變電站當中如果滅弧室的絕緣拉桿或者是網(wǎng)絡(luò)被擊穿，也會在一定程度上引發(fā)故障。

4.1.5 直流系統(tǒng)接地故障危害

如果500kV 變電站的直流系統(tǒng)有接地的狀況發(fā)生，如果沒有出現(xiàn)系統(tǒng)短路電流，那么直流系統(tǒng)的運行就可以繼續(xù)保持。因此，相關(guān)人員必須前往現(xiàn)場，找出接地點，并將故障消除。且如果直流系統(tǒng)另一點也發(fā)生接地的情況，就會導致斷路器等裝置誤動或者拒動的情況發(fā)生，直流系統(tǒng)也會出現(xiàn)短路的故障。嚴重甚至會將繼電器或者是熔斷器直接燒毀，對整體的運行帶來嚴重的安全威脅。因此，變電站要想處于安全的狀態(tài)下持續(xù)運行，首先就需要找出直流系統(tǒng)接地發(fā)生故障的位置，相關(guān)人員在平時也需要加大力度實施有效的監(jiān)測，方便及時找出故障并采取對應(yīng)的措施。

直流系統(tǒng)在運行的時容易受多方面因素的影響，如空氣濕度、溫度等，這也是引發(fā)一系列問題的根本所在，而一旦電纜絕緣出現(xiàn)破損或者是接地端子有松動的情況出現(xiàn)，就會直接影響到系統(tǒng)的絕緣能力。500kV 變電站直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的原因包含：一是在處理直流電纜線路的時候采取的方式不夠科學合理。二是直流系統(tǒng)元件上掉落了金屬物件。三是直流系統(tǒng)如果運行環(huán)境較為潮濕，潮氣侵蝕了設(shè)備或者是二次回路也會導致故障發(fā)生，加上如果未能密封直流系統(tǒng)會存在進水的情況。四是直流設(shè)備和二次回路存在老化的狀況，相關(guān)人員維修以及保養(yǎng)工作未能貫徹落實導致故障出現(xiàn)，并對系統(tǒng)的絕緣性能帶來消極的影響。五是直流系統(tǒng)接線存在錯誤的情況，或者設(shè)備元件以及二次回路未能采取合理的方式進行組裝、連接，均會導致故障發(fā)生。

4.1.7 接地故障查找

如果直流系統(tǒng)有接地故障發(fā)生，相關(guān)人員必須對引發(fā)故障的原因進行全面分析，與系統(tǒng)的運行情況相結(jié)合來進一步確定接地故障所處的具體位置。對于系統(tǒng)當中的重要負載，關(guān)鍵在于先將供電的電路完全分離，隨后運用相關(guān)的儀器進行一一地檢測，在查找短時停電或者是不重要的電路故障時可運用瞬時停電法，在查明故障時，秉承先戶外再戶內(nèi)的原則，簡單來說，先檢查接地故障出現(xiàn)較為頻繁的支路，隨后在對一般支路進行檢查。

4.1.8 HGIS 故障

之所以會導致該故障發(fā)生，歸根結(jié)底還是由于隔離和接地開關(guān)分合沒有做到位，當然也有可能是因為電機被燒壞從而引起這一故障。在HGIS 當中，三菱電機500kV HGIS 最容易出現(xiàn)故障的部分，而一旦故障發(fā)生就會對變電站的運行帶來嚴重的負面影響。且一旦變電站有用電方面的問題發(fā)生，也會嚴重威脅電網(wǎng)運行的安全性?；诖耍嚓P(guān)人員在發(fā)現(xiàn)故障后，必須深入分析引發(fā)故障的主要原因，進行針對性舉措的制定，將故障徹底消除，為用電的安全保駕護航。

4.2 關(guān)于500kV 交流變電站斷路器故障的對策

4.2.1 定期清理設(shè)備

要想最大限度防止絕緣故障出現(xiàn)后放電的情況持續(xù)性惡化，定時定期地對設(shè)備進行清理較為關(guān)鍵。除此之外，在對設(shè)備進行使用的前期階段，相關(guān)人員必須進行沖擊耐壓方面的試驗，這樣做的好處是可以徹底清除其中存在的一些異物，將整潔的環(huán)境創(chuàng)造給設(shè)備的平穩(wěn)運行，打下堅實的基礎(chǔ)。值得注意的是工作人員平時要注重檢測GIS 系統(tǒng)，方便及時找出可能存在的安全隱患，防患于未然。

4.2.2 提升設(shè)備的質(zhì)量

一般情況下，500kV 交流變電站斷路器的操作機構(gòu)主要包含，氣動操作機構(gòu)以及液壓操作機構(gòu)這兩種類型，其中前者相比后者而言故障發(fā)生的概率要更低，液壓操作機構(gòu)長時間運行會發(fā)生一些故障，如漏油等，這樣會導致故障發(fā)生的概率大大提升。不僅如此，也會直接影響設(shè)備的運行情況。上述問題的解決離不開多方的積極配合，制造商也應(yīng)當及時更新自身的技術(shù)手段，不斷完善閥系統(tǒng)；在生產(chǎn)的過程當中，還需嚴格控制零部件的材質(zhì)以及采取的工藝手段。工作人員在日常也需要進行定期的檢驗，只有這樣，故障發(fā)生的可能性才能大大降低[2]。

4.2.3 整改設(shè)備的二次回路

二次回路故障屬于變電站斷路器當中處理難度比較高的一項故障，由于其涉及的范圍比較廣泛，因此一旦發(fā)生很難在短時間內(nèi)解決。且如果繼電保護裝置的性能受到了嚴重的損害，加之裝置的內(nèi)部有灰塵存在，都會導致此故障的出現(xiàn)。對此，相關(guān)部門要嚴格把控并督查生產(chǎn)設(shè)備環(huán)節(jié)，進行針對性的討論，找出有效的舉措解決此問題。與此同時，在生產(chǎn)的過程當中為促使元件更加安全可靠，所選擇的零件質(zhì)量必須要達到較高的標準，也只有這樣設(shè)備的使用壽命才能有所提升。在對斷路器進行安裝的時候，相關(guān)方面的人員要注重管理并嚴格把控回路的質(zhì)量，確保元件具備較高的安全性能。最后，電力企業(yè)在使用設(shè)備時，需要委派專業(yè)的人員定時定期檢查設(shè)備的實際運行情況，維修和養(yǎng)護更要做到及時，每一次的維修和保養(yǎng)都必須進行全面的記錄，只有這樣才能確保二次回路的功能可以完全發(fā)揮出來。

4.2.4 瞬時拉路法

該方式主要就是結(jié)合變電站負載運行的狀況和重要程度，將直流負載支路拉開直流屏，如果某一個支路被切斷之后故障也同時消失，可以進一步確定這一支路存在接地點，隨后對拉路法的方式進行再一次地運用，對所有的支路進行一一的排查。但需要注意，采取這一方式排除故障的時候首先需要拉掉各個支路，而一旦這樣就可能會對直流供電的安全性，以及可靠性帶來一定的負面影響。

4.2.5 絕緣監(jiān)控裝置查找法

在變電站直流系統(tǒng)當中設(shè)置絕緣監(jiān)控裝置，關(guān)鍵在于可以對系統(tǒng)的運行狀況有更加直觀地了解，并且可以隨時掌握電壓的變化情況，一旦直流系統(tǒng)發(fā)生了故障，系統(tǒng)內(nèi)部的處理器就會結(jié)合線路信息來全面分析故障引發(fā)的根本原因，并對電阻值進行準確的計算，自動查找接地的支路。在直流系統(tǒng)當中運用這一裝置對系統(tǒng)接地故障進行尋找時，無需將直流負載支路切斷，這樣一來，就不會影響直流供電的穩(wěn)定性也可及時找出多點非金屬接地故障。除此之外，如果直流系統(tǒng)當中出現(xiàn)金屬接地的狀況，就會導致金屬接地之路出現(xiàn)短接的狀況，系統(tǒng)當中其他的支路也不會有任何信號通過。因此，首先需要找出金屬接地的支路，隨后查找非金屬接地的支路。

4.2.6 在線監(jiān)測

在進行變電器斷路器安裝工作的時候，實施在線監(jiān)測較為關(guān)鍵，并且在進行斷路器安裝時，由于調(diào)節(jié)電壓的需要，因此所選擇的電容器和電抗器要與之相符，而分合閘的次數(shù)如果太過于頻繁，就很容易導致斷路器觸頭被燒毀接觸電阻也會大幅度上漲。配備在線監(jiān)測系統(tǒng)則可以將此種情況完全避免。這一系統(tǒng)可以有效檢測分閘的時間以及滅弧的時間，防止時間過于漫長引起接觸電阻不斷上漲，不僅如此，也可將斷路器當中存在的故障及時找出，發(fā)出提醒，將事故發(fā)生的概率大大縮減。

4.2.7 掌握運行維護手冊的具體要求

相關(guān)方面的操作人員必須閱讀斷路器的運行維護手冊，明確斷路器運行操作的最高次數(shù)，在平時也需要定期對斷路器實施全面地檢查。一般情況下，變電站的操作次數(shù)基本可以達到檢修的次數(shù)[3]。因此，必須開展停電測試，從而了解回路接觸電阻的實際狀況，并對實驗數(shù)據(jù)是否接近廠家規(guī)定的數(shù)值進行判斷，而如果接近必須檢查進行維修，為其運行打下夯實基礎(chǔ)。

近年來，各領(lǐng)域都加大對于電力能源方面的需求，電力企業(yè)發(fā)展要想更上一層樓，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行尤為關(guān)鍵。而要想從根本上提升電力服務(wù)的質(zhì)量，電力系統(tǒng)必須處于穩(wěn)定的狀態(tài)，500kV 交流變電站的安全性能直接影響了電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性，因此必須給予斷路器故障足夠的重視。相關(guān)方面的工作人員除了要明確斷路器的運行原理，以及基本特點等多方面的理論和操作知識之外，還需要與時俱進地提升自身的技術(shù)水平，明確引發(fā)故障的原因以及如何消除故障，在平時要極大力度監(jiān)管斷路器，最大限度將故障發(fā)生的概率降到最低，促使變電站可以安全運行，也為電網(wǎng)經(jīng)濟以及社會雙重效益的提升作出貢獻。