两类220kV SF6开关运行中出现的重要问题及对高压开关有关问题的探讨

电力18讯：    作者：王义超　

摘要：介绍了沈阳高压开关厂LW11-220和ABB HPL245两类SF6开关在韶关电厂使用中出现的拉杆断裂、自动合闸、拒合等重要问题。其中LW11-220开关的一些重要问题是通过高频保护的误发信号和分析故障录波图以及开关特性试验时及时发现的，避免了事故的发生，发现过程具有启发性。针对这两类开关在使用中出现的问题分析了原因，对高压开关的管理和维护、操作机构等有关问题进行了探讨，提出了加强高压开关管理，转变维护方式的建议。
关键词：SF6开关  高频保护  故障录波图  开关管理  操作机构
     韶关电厂从1996年开始使用220kV SF6开关。早期因进口开关价格昂贵，因此选用了三台沈阳高压开关厂生产的LW11-220型SF6开关，分别用于韶关电厂老厂220kV升压站的母线联络开关、韶田线开关和韶曲丙线开关。1998年后，因进口SF6开关的价格与国产SF6开关的价格已具有可比性，因此此后的10台开关选用了ABB HPL245型开关，其中早期的3台是原装进口，后期的7台是北京ABB在国内组装。这两类开关投运后，先后出现了拉杆断裂、自动合闸、储能齿轮破裂、缓冲机构变形、拒合等重要问题，特别是LW11-220型开关，险些酿成重大事故。
     1　LW11-220开关的重要问题及其发现过程
     1.1　连杆断裂问题
2002年1月20日，韶关电厂准备用220kV母联开关对检修后的#3主变进行充电。220kV升压站进行倒闸操作，在已经空出一组母线后，跳开母联开关。此时四条220kV出线的高频保护的收发信机突然都启动长期发信，而且无法复归。运行人员当即停止倒闸并将母联开关合上，所有保护均恢复正常。为查清所有高频保护同时突然启动发信的原因，再次将母联开关跳开，上述异常情况再次出现，但继续将母联开关一侧的刀闸拉开后，上述异常又全部消失。根据上述情况，估计所有高频保护同时发信是由同时作用于各条线路的干扰所引起，而引起这一现象的直接操作来自母联开关，因此判断母联开关内部有问题。于是立即将此开关停运并进行检查。停运后，开关在分闸状态下用2500伏摇表测绝缘，B相断口间绝缘为0。对该断口加压，70伏时即发生击穿。这些试验说明B相未完全分开。解体B相，发现绝缘拉杆与操作机构之间的黑色连杆已经断裂。此连杆使用的材质为A3钢，经按原尺寸用#45钢制作新的连杆换上，调整各项数据合格后投运。
由于连杆断裂，母联开关在分闸时B相并未彻底分开，实际只分开了很微小的距离，导致动静触头间产生强烈放电，放电产生的强烈干扰通过B相母线传送到所有出线，引起4条采用A、B相高频保护的线路的收发信机均启动发信，在母联处于分闸位置时干扰信号一直存在，故收发信机无法复归。而开关合上或将开关两侧的任一组刀闸拉开时，放电消失，干扰消除，保护自然恢复正常。若用此开关对#3主变进行充电，由于B相连杆断裂，开关机械特性已发生很大变化，充电时的励磁涌流很可能引发事故。
约半年后，这台开关的A相连杆又发生断裂。这次是在定期试验测时间时，发现A相合闸时间缩短而分闸时间加长，经反复调整仍不能合格，而且A相分闸越来越慢。于是对开关解体，发现其连杆已断裂。但从断裂痕迹看出，一开始连杆的两个平行锣孔并未全部断裂而只是单边发生了断裂，因此在这次停运倒闸过程中并未出现异常，但单边断裂后绝缘拉杆的中心已发生偏移，触头在运动时产生轻微卡涩，分合闸时间已经出现异常。在试验时几次操作后全部断裂。
鉴于此型开关已有两相出现连杆断裂，韶关电厂已逐步将三台LW11-220开关的这种连杆全部更换为#45钢连杆。
     1.2　自动合闸问题
2003年4月16日，220kV韶田线线路单相永久故障，开关重合后跳开，线路停运检修。第二天，当继保人员打印出故障录波图时，却发现韶田线开关在4月16日的故障中A相重合了两次。首先怀疑保护装置有问题，经对保护装置全面检查却未发现异常。模拟单相故障，重合闸动作正常。三次模拟相间故障时，两次未重合，有一次A相又发生了一次重合，但并无重合闸信号出现。于是判断问题可能不在保护装置本身。为确定问题是在保护装置及其外部回路上，还是在开关本身的操作机构上，将开关合闸后，在开关的就地操作箱上将合闸电源拆除，再模拟相间故障传动，A相仍然发生了一次重合。由此证实，开关机构本身存在自动合闸的严重问题。
LW11-220型开关采用气动分闸，弹簧合闸。当压缩空气将开关分闸时，合闸弹簧同时储能，具备了合闸的能量。开关分闸后能否可靠保持在分闸位置，从机构上来看，取决于分闸复位弹簧能否将挚子复位于扣板中。若分闸后能将挚子复位于扣板中，则开关可靠保持在分闸位置；反之，若挚子不能复位于扣板中，则由于分闸后分闸的气动回路已关闭，而合闸弹簧已储能，挚子处于自由状态，则开关必然不能保持在分闸位置而又将合闸。
经过检查，发现