某500kV复合式绝缘组合电器隔离开关合闸不到位异常情况分析

宋微浪 唐斌 何建华

【摘要】复合式气体绝缘组合电器（HGIS）在近年来得到了普及应用，但由于其全封闭性，如何判断其内部隔离开关分合闸位置需要探索。通過对某500kV变电站 HGIS的隔离开关的故障分析，解剖其合闸不到位的原因，并进行了破坏性试验论证，并对同一变电站同类型的产品进行了非破坏性检测。针对事故情况，提出防范措施，将同类事故防范于未然。

【关键词】HGIS设备；隔离开关；合闸不到位；破坏性试验

0、引言

复合式气体绝缘组合电器（Hybrid Gas Insulated Switchgear，简称HGIS）因其吸收了传统空气绝缘开关设备（AIS）的简单、直观的特点，同时集成了气体绝缘封闭式组合电器（GIS）的占地面积小、运行维护工作量小的特点，在电网得到了较广泛的普及应用，但其具有状态不直观等特点，给现场分析设备状态带来了挑战。

1、事故描述

某500kV变电站在启动送电过程中，后台警告500kV某线路RCS931保护距离II段动作，5023开关C相故障，该线路三相断路器跳闸。

据现场运行人员描述，跳闸的5023开关附近有异常声响。检查设备外观未见明显异常，对相关气室旋开逆止阀，发现50231隔离开关C相气室溢出气体带有强烈的臭鸡蛋味，取该气室气体进行分解物产物测试等诊断性试验，检测出二氧化硫、硫化氢、一氧化碳等六氟化硫气体放电击穿后的产物。初步判断该气室内有强烈放电，需进行进一步分析。

2、事故原因分析

对50231隔离开关C相进行进一步检查，将相关气室进行气体回收后，打开气室观察窗，该隔离开关动触头尚未接触到静触头（离插入深度要求还差8cm左右），存在合闸不到位的情况。初步认为其存在的小间隙两侧电压差突增，造成间隙击穿，气室内电弧对外壳放电，最终引发该线路跳闸。

其后，现场将该机构箱拆除后，不难看出该型号隔离开关采用本体内传动轴与隔离开关内部操作连杆连接本体传动轴的结构，其齿套管通过花键与操动机构的输出轴连接，本体内传动轴与齿套管通过螺纹连接，从而确保操动机构带动本体内部动触头运动。故障相隔离开关由于此处咬合不紧密，导致隔离开关无法合闸到位。

3、原因探究及试验分析

根据现场拆解情况，初步认为故障相隔离开关在装配时有齿套管紧固力矩不足、有齿套管与内传动轴之间的锁紧剂（厌氧胶）涂抹量不够是构成本隔离开关故障的主要原因，其中紧固力矩不足不言而喻，以下论述螺纹锁紧剂使用量的影响。

试验分4种方式，使用4种不同锁紧剂使用用量（方式1，不涂抹锁紧剂；方式2，涂抹少量锁紧剂；方式3，涂抹正常使用量一半；方式4，涂抹正常使用量），进行内传动轴与有齿套管间螺纹连接强度破坏性试验。将内传动轴非有齿套管侧固定在试验工装上，通过连接工装将力矩扳手与有齿套管进行连接，使用力矩扳手对有齿套管施加逆时针方向（有齿套管松脱方向）的力矩，以3N·m力矩为单位逐渐增加力矩扳手的动作力矩，直到内传动轴与有齿套管松脱为止，同时记录松脱时力矩扳手的力矩值。

通过本次破坏性试验结果来看，第1、2种方式与第3、4种方式连接力度相差较多，3、4比较，则锁紧力度相差无几。由此说明，是否涂抹锁紧剂对连接强度也有较大影响，但当锁紧剂使用量达到一定数值时，锁紧作用就不太明显了。

4、问题防范

4.1 非破坏性施加力矩法

将隔离开关操动机构从其本体机构拆除，面对隔离开关内传动轴，逆时针旋转扳手，执行隔离开关本体的合闸操作，待其合闸到位后，继续在原方向施加15N·m力矩，若齿套管未发生松动的情况，则可以判定内传动轴与有齿套管螺纹连接可靠。

4.2 X光成像原理法无损检测

在条件允许的情况下，还可以利用先进的X射线数字成像技术，该技术能实现在不解体设备情况下对HGIS组合电器设备内部情况进行多方位、可视化的无损检测，对装配类的缺陷如分合闸不到位、屏蔽罩脱落、螺丝松脱等HGIS罐体内常见缺陷该方法有较好的辨识能力，缺点是所需X射线数字装置价格较为昂贵，且对检测人员素质要求较高，通常较少在电力工作现场配置。

5、结论

HGIS隔离开关由于结构较为隐蔽，制造工艺要求也相对较高，因此要求在设备制造阶段，厂家装配人员需树立牢固的质量意识，按照产品设计要求装配元器件、清洁绝缘件、紧固力矩、涂敷厌氧胶等。设备投运后，可以通过现场查看、间接验电、红外测温等手段发现设备运行异常情况，必要时采取超高频局部放电、超声波局部放电、X光射线检测法，对存在可疑问题的隔离开关部件采取SF6分解物测试、非破坏性力矩试验法等方法确认诊断。

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