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電容器投切過電壓引起的開關故障分析

來源:浙江耐高電器有限公司發布時間:2022-03-17瀏覽次數:

文章標題:電容器投切過電壓引起的開關故障分析摘要:本文介紹了一起由于投切電容器產生過電壓,所導致的開關柜內部故障。對故障原因作了初步分析。認為部分進口緊湊型開關柜存在絕緣問題。進口35kv開關一般需經過改造才能在國內35kv系統使用。

關鍵詞:過電壓開關柜故障分

1引言  

(1)真空斷路器由于結構緊湊、允許的機械及電氣壽命較油開關存在明顯的優勢,故此,近年來在國內10kv及35kv系統中得到了廣泛的應用,尤其應用在投切電容器組方面;

2、但根據現有的運行經驗,國產35kv真空開關,無論設計水平、還是制造工藝上都相對欠缺,尤其是操動機構的可靠性方面急需進一步的提高。而進口35kv真空開關其制造工藝及機械電氣性能都較優,但國外35kv系統多為接地系統,生產的系列產品其絕緣性能多不能滿足我國的35kv電壓等級的要求;

3、國內部分合資廠家引進技術,經過加強絕緣,生產的35kv真空開關,保留了進口開關的許多優點,同時滿足了國內35kv電壓等級的絕緣要求,性能相對可靠。但由于進口開關原設計結構的限制,絕緣改進后的產品仍有部分技術性能不能滿足國內有關技術要求,此類設備的運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口鎧裝真空開關絕緣故障作具體分析:

2、各電容器自投產沖擊試驗至事故發生時的累計操作次數

2.1、保護及監控動作情況 ?。?電容器和#4電容器相繼由運行改熱備用,之后,162ms內出現35kvi、ii段母線瞬時接地。#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作,35kv母差保護動作,35kv母分開關分,#2電容器開關分。

2.2、故障現象  檢查開關室,#4電容器柜有煙霧,#4電容器開關小車拉至柜外,發現#4電容器開關內部故障,開關本體燒毀,c相特別嚴重。開關母線側三相短路,35kv母差保護動作。檢查#4電容器組設備完好,發現#4電容器組避雷器三相各動作一次。避雷器的型號為y5wr-51/134。

3、故障斷路器解體測試

3.1、試驗儀器絕緣電阻測試儀:型號pc270-2h 使用2500檔150kv工頻耐壓設備如下:直流電阻測試儀:型號mom600a;瑞典開關機械特性測試儀:型號x-bt100 

3.2、測量絕緣電阻在故障斷路器未作任何處理情況下測試,絕緣電阻測量數據如表3所示。表3故障斷路器處理前的絕緣電阻  用棉布浸無水酒精清洗三相絕緣筒及觸臂,同時將棉布從絕緣筒上端伸入,清洗絕緣筒內表面和真空滅弧室外表面。絕緣筒外表面碳黑基本清除,清洗后,用電吹風吹干。再次測量絕緣電阻,測量結果如表4所示。表4故障斷路器處理后的絕緣電阻

3.3、工頻耐壓試驗

3.3.1、斷口試驗斷口試驗的接線方式為:開關上觸臂接高壓,下觸臂接地。測量結果如表5所示。表5故障斷路器斷口試驗結果;

3.3.2、機械操作及特性試驗機械操作及特性試驗的測量結果如表6所示。表6機械操作及特性試驗測量結果三相真空滅弧室外包熱縮套割去后,進行工頻耐壓試驗。測量結果如表7所示。表7去除熱縮套后的工頻耐壓試驗測量結果c相真空滅弧室開距拉大至14mm,工頻耐壓為88kv,外部閃絡。經過實測,開關主要絕緣部件爬距如表8所示。表8開關主要絕緣部件爬距測量結果破開a、c相真空滅弧室檢查發現,滅弧室動靜觸頭及屏蔽罩嶄新,未發現觸頭燒損現象。

4、故障原因分析  

對于電源中性點不接地系統中開斷中性點接地的電容器,產生過電壓的分析如下。設a相電流過零時,首先開斷。此時a相電源電壓為最大值em,令em=1。經過半個工頻周期時的各點電壓如圖2(a)所示。

此時,(a-a')間恢復電壓為3,若重燃并在高頻電流第一次過零時熄弧,a'點有最大電位為-3。再經過半個工頻周期,各點電壓如圖2(b)所示。a點電位升至+3,(a-a')間恢復電壓達6。按照上述分析方法,分析a、b兩相先后斷開時的過電壓,可知先后開斷的過電壓比一相開斷后兩相同時開斷時要高??梢?,開斷電容器時,有可能產生的操作過電壓是比較高的。圖2電源中性點不接地系統a相先開斷電容器  根據上述分析,結合試驗數據及開關解體檢查情況分析,我們發現故障是由于該斷路器斷口及絕緣拉爬距嚴重不足造成的。爬距不到國標規定的35kv加強絕緣有機絕緣爬距810mm、瓷絕緣爬距729mm的一半的要求。同時斷口工頻耐壓水平裕度較小。在系統出現過電壓的情況下,容易出現絕緣事故。根據燒損斷路器的外觀檢查,我們認為開關故障主要原因是產品出廠時外絕緣存在絕緣隱患,在開斷#4電容器時,由于出現電弧重燃,產生暫態過電壓,引起滅弧室外部絕緣閃絡。在開關外絕緣筒內壁填充絕緣固化發泡材料,增加斷口間絕緣水平。采取上述措施后斷路器順利投入運行。

5結論

5.1、進口35kv開關一般按照不接地系統設計,投入國內35kv系統運行必須需經過絕緣改造; 

5.2、35kv緊湊式開關內外絕緣裕度不足,尤其受滅弧室結構限制,滅弧室爬距常不能滿足要求,需采取有效措施改善斷口間絕緣強度;  

5.3、投切電容器的真空開關須經過電流老化和投切試驗后,方能投入系統運行;

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