母线电压缺相异常的分析_杨晓艳
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3 检修过程
（ 1） A 段母线与 5B 段母线同时停电。 （ 2） 拆除 3A 段母线 PT 一次熔丝。 （ 3） 操 作 253-5 三 工 位 隔 离 开 关 至 接 地 位 置，253-3 至合闸位置，253 断路器至合闸位置，对 3A 段母线进行接地。 （ 4） 借用 216 备用出线，将 216 投入运行位 置对 3A 段母线进行验电、放电。通过 216 备用 出线对 253、253-3、253-5 进行通断测量发现： B 相 对地不通，A、C 相正常导通。 （ 5） 打开 253 断路器面板在对 253 进行分闸 操作，发现 253 断路器 B 相拉杆螺帽松动，远离 紧固位置 20 mm 左 右，引 起 253 断 路 器 合 分 闸 时，B 相真空灭弧室动端失去与机构的连接，仅靠 自闭力使触头位于合闸状态。 （ 6） 立即对 253 断路器拉杆进行现场紧固处 理，处理好后对 253 断路器的开距、超程进行测量 符合要求，随后重新将 253 断路器合闸。在 216 出线侧测量 253 断路器 A、B、C 三相对地全部导 通，分闸 253 断路器，测试 3A 和 5B 段母线均恢 复正常，异常消除。 （ 7） 随后通过 277 备用出线（ 277 投入运行 位置验电、放电后） 将 277 到 216 之间的母线进行 回路电阻测试（ 253 合闸、253-3 和 253-5 隔离刀 合闸 ） 符 合 要 求，实 测 值 A 相 244 μΩ、B 相 230 μΩ、C 相 224 μΩ。 — 72 —
Key words： gas insulated switchgear； circuit breaker； three warking switch； smart substation
0引言
气体绝缘开关柜的一次主要元器件： 断路器、 三工位开关、母线及相互连接都密封在经激光焊 接氦气检漏的不锈钢气箱内，柜间母线连接、主回 路与电缆及避雷器、互感器等配套件的连接都通 过插拔式的硅橡胶密封绝缘。一次高压带电体全 被密封，不受环境影响，绝缘、载流可靠性提高。
② 母联送上电过 1 h 后没电。当电源从另 外一侧母线送电时，本段母线上有出线回路处于 合闸 状 态，且 回 路 带 有 较 长 的 电 缆 及 其 他 负 载［1］。从电压下降的波形图可以推测由于 B 相 母联处于分闸状态，出线回路的电缆及其他容性 负载与 PT 的一次线圈构成一个 LC 放电回路，造
（ 8） 操作 253-5 至接地位置、253 分闸、253-3 合闸通过 216 备用出线对 253 断路器进行 1 min、 32 kV 耐压试验，无异常。
（ 9） 通过 216 备用出线对 253 断路器进行特 性试验，符合要求。
（ 10） 对所有操作过的相关设备进行恢复供 电操作，结票送电； 203B 3# 主变进线通过 253 分 段开关带 3A 段母线电压正常，检修结束。
杨 晓 艳 （ 1976—） ， 女，高级工程师，主 要从事电力系统自 动化、电 气 技 术 研 究。
YANG Xiaoyan （ Shanghai Tianling Switchgear Co． ，Ltd． ，Shanghai 201808，China）
Abstract： The fault condition and maintenance process was detailed，and the abnormal voltage monitoring and vacuum tube well performance were analyzed． Finally，the article analysed and summarized the causes of bus voltage lack of anomalies in substation＇ kV swichgear． The failure causes were obtained，and the corrective measures were put forward．
（ 2） 母联送上没电，而接地变又有电，且母联 送上电过 1 h 后没电。
① 母 联 送 上 没 电，送 了 接 地 变 又 有 电 了。 253 断路器合闸后，其 B 相真空管处于断开状态， 故母联送上没电； 推测接地变合上后，由于 C 两 相带电，B 相断开，接地变中心点电位由 A、C 两 相的电压矢量决定，也就意味着地电位发生人为 偏移，因此 B 相 PT 显示有电压。
—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ71 —
电器与能效管理技术（ 2016No． 9）
·应 用·
图 1 主回路供电原理图
现场设备都在运行状态，根据初步检查和异 常现象初步分析，引起电压异常的设备为分段柜 和分段隔离柜，涉及三工位刀闸 253-3 （ 5B 与 3A 母线的分段隔离） 、253-5（ 3B 与 5A 母线的分段隔 离） 和分段断路器 253。推测三工位刀闸连杆断 裂可能性，不排除断路器原因引起。
关键词： 气体绝缘开关柜； 断路器； 三工位开关； 智能变电站 中图分类号： TM 591 文献标志码： B 文章编号： 2095-8188（ 2016） 09-0071-04 DOI： 10． 16628 / j． cnki． 2095-8188． 2016． 09． 014
Analysis of Bus Voltage Lack of Phase Anomalies
路不接通。限位螺母正常安装位置与故障现场 对比如 图 2 所 示。基 于 上 述 分 析，由 于 售 后 服 务人员在 现 场 处 理 时 的 疏 忽，未 完 全 旋 紧 B 相 M12 螺母而造成本次故障。
图 2 限位螺母正常安装位置与故障现场对比
5． 2 整改措施 鉴于此次的教训，采取以下措施来杜绝此类
（ 3） 通过此次问题要求公司内部对制造过 程 也 重 新 考 核 ，加 强 质 量 控 制 手 段 ，对 关 键 紧 固 件 进 行 工 艺 改 进 ，加 装 防 松 螺 母 、锥 形 垫 圈 或 使 用细牙螺 纹 的 紧 固 件，举 一 反 三 防 止 类 似 问 题 再发生。
（ 4） 严格按工艺要求施工，各类电器元件及 零部件的紧固应加平垫圈和弹簧垫圈，螺钉拧紧 以弹簧垫圈压平为准，螺母伸出的长度应为 2 ～ 3 牙，同时螺钉也不允许凹进螺母内。凡用作柜 体零部件紧固的螺栓、螺母，电器元件与柜体的连 接的螺栓、螺母采用 4． 8 级，凡与母线连接所用的 紧固螺栓、螺母应采用 8． 8 级。使用力矩扳手应 按螺栓的不同尺寸调整力矩值，通常 M8 螺栓对 应的力矩值为 9 ～ 11 N·m，M10 螺栓对应的力矩 值为 18 ～ 22 N·m，M12 螺栓对应的力矩值为 36 ～ 44 N·m，M16 螺栓对应的力矩值为 72 ～ 88 N·m， M20 螺栓对应的力矩值为 144 ～ 176 N·m。
事件的再发生： （ 1） 加强人员培训，提高运维、检修人员对异
常情况的判断和事故应急处理的能力。着重对现 场处理关键部位时（ 如断路器、操作机构和主回 路部分） ，必须按规程、按规范和工艺要求控制严 格执行，并需有最终确认复检过程。
（ 2） 利用停电检修机会对开关进行全面核实 检查，对不符合要求的立即整改，必须按照反事故 措施要求完善并投运。
201A 1# 主变进线断开，203B 3# 主变进线通 过 253 分段开关带 3A 段母线运行时，3A 段母线 B 相电压直降为 0，A、C 相电压正常。当用 203B 3#主变进线带 3A 段母线运行时合 3A 段母线上 的 1#接地变 210 开关时，3A 段母线 B 相电压恢 复。203B 3#主变进线断开，201A 1# 主变进线通 过 253 分段开关带 5B 段母线运行时 5B 段母线 B 相电 压 发 生 缓 慢 下 降，经 1 h 多 后 下 降 至 0。 201A 1#主变进线带 3A 段母线和 203B 3# 主变进 线带 5B 段母线各自运行时电压都正常。
5 故障原因分析和整改措施
5． 1 故障原因分析 该变电站 10 kV 5B 母线 B 相电压异常的故
障处理工 作 已 经 结 束，通 过 故 障 断 路 器 的 现 场 处理情况和公司内部整个项目过程信息查询并 经检修人员证实，253 分段开关柜断路器在变电 站现场处理过弹跳问题； 断路器出现弹跳，按断 路器弹跳问题处理时的习惯手法： 一相作基准、 调整其他两相（ A、B 或 B、C） ［2］； 故分析认为本 次故障原因最大可能是由于当时在处理弹跳问 题时，松开了 B 相真空管的调整拉杆上的 M12 螺 母 ，而 在 弹 跳 调 整 结 束 后 ，并 未 对 松 开 的 螺 母 进行可靠紧固，螺母仅带在弹簧垫上； 该 M12 螺 母受断路 器 合 / 分 操 作 时 的 震 动 力，逐 步 移 位， 经一定的次数操作后（ 现场断路器操作 554 次） 完全变位 上 移，最 终 导 致 断 路 器 合 闸 后 B 相 回
根据 253 断路器恢复后的试验数据： （ 1） 回路电阻。现场对 277 到 216 之间（ 253 合闸、253-3 和 253-5 隔离刀合闸） 共 4 面开关设 备的主回路电阻进行了测试（ 技术要求电阻不大 于 260 μΩ） ，实测值 A 相 244 μΩ、B 相230 μΩ、C 相 224 μΩ，符合要求，且 B 相回路电阻值同 A、C 两相接近； 若 B 相真空管断口存在电弧灼伤，则 主回路电阻将明显变化。 （ 2） B 相真空管断口工频耐压。现场操作 253-5 至接地位置、253 分闸、253-3 合闸通过 216 备用出线对 253 断路器进行 1 min、32 kV 耐压试 验，无异常。 （ 3） 断路器特性测试。通过 216 备用出线对 253 断路器进行特性试验，符合要求。 根据以上分析得出结论： 253 断路器恢复后 经过整体回路电阻、断口耐压、特性测试试验且试 验数据合格，也证明了 B 相真空管电性能完好。
·应 用·
电器与能效管理技术（ 2016No． 9）
母线电压缺相异常的分析
杨晓艳 （ 上海天灵开关厂有限公司，上海 201808）
摘 要： 详细介绍了故障情况及检修过程，并对电压监视异常情况和真空管完好 性进行分析。最后，针对变电站中 10 kV 开关柜出现的母线电压缺相异常故障原因进 行分析和总结，得出故障原因，提出整改措施。
4 电压监视异常情况和真空管完好 性分析
4． 1 电压监视异常情况分析 （ 1） 母联送上另一段 B 相没电。推测异常过
程为： 203B 主变进线合闸，253 分段合闸后（ A 相、C 相） 接通，而 B 相断路器真空管动触头连接的调整 拉杆上的 M12 限位螺母位于转动块上方 20 mm 左 右的距离，B 相真空管断口5 mm左右，发生母联送 上另一段 B 相没电的现象。
段母线间的分段联络柜。253-5 为分段开关柜 5B 段母线侧的三工位隔离开关，253 为 5B 与 3A 段母 线之间的分段断路器，253-3 为分段隔离柜 3A 段母 线侧的三工位隔离开关。
2 故障现象
2014 年 5 月 26 日，供 电 公 司 发 现 变 电 站 10 kV 5B 母线电压异常。售后服务人员接到通 知赶至现场检查，发现情况如下：
1 智能变电站
110 kV 某变电站是国网公司首座第二代智能 变电站。接线形式为扩大式内桥接线，10 kV 采用 GIS 气体绝缘开关柜，采用三工位隔离开关 IST-12 代替传统中置移开式手车，进线及分段柜使用的断 路器为 VEG-1250A /25kA。主电路供电原理图如 图 1 所示。该变电站共 3 台变压器，四段母线三进 线两分段，201B 为 3B 段母线 2#主变进线柜，203A、 203B 为 3#主变进线的二个分支，201A 为 3A 段母 线 1#主变进线柜。235 和 235-5 是 3B 段母线与 5A 段母线间的分段联络柜，253 和 253-3 是 5B 和 3A
·应 用·
电器与能效管理技术（ 2016No． 9）
成母线电压缓慢下降，经过 1 h 左右放电结束，电 压降为零。另外由于真空管电弧电压为几十 V， 如果母联断路器 B 相存在燃弧现象，也不会出现 母线电压明显下降的情况。还有就是现场的电压 示波图显示，在 B 相电压下降过程中，B 相电压相 位为负序，也证明了此时 B 相不可能由另一段母 线上的进线断路器通过 253 断路器供电。 4． 2 真空管完好性分析
（ 1） A 段母线与 5B 段母线同时停电。 （ 2） 拆除 3A 段母线 PT 一次熔丝。 （ 3） 操 作 253-5 三 工 位 隔 离 开 关 至 接 地 位 置，253-3 至合闸位置，253 断路器至合闸位置，对 3A 段母线进行接地。 （ 4） 借用 216 备用出线，将 216 投入运行位 置对 3A 段母线进行验电、放电。通过 216 备用 出线对 253、253-3、253-5 进行通断测量发现： B 相 对地不通，A、C 相正常导通。 （ 5） 打开 253 断路器面板在对 253 进行分闸 操作，发现 253 断路器 B 相拉杆螺帽松动，远离 紧固位置 20 mm 左 右，引 起 253 断 路 器 合 分 闸 时，B 相真空灭弧室动端失去与机构的连接，仅靠 自闭力使触头位于合闸状态。 （ 6） 立即对 253 断路器拉杆进行现场紧固处 理，处理好后对 253 断路器的开距、超程进行测量 符合要求，随后重新将 253 断路器合闸。在 216 出线侧测量 253 断路器 A、B、C 三相对地全部导 通，分闸 253 断路器，测试 3A 和 5B 段母线均恢 复正常，异常消除。 （ 7） 随后通过 277 备用出线（ 277 投入运行 位置验电、放电后） 将 277 到 216 之间的母线进行 回路电阻测试（ 253 合闸、253-3 和 253-5 隔离刀 合闸 ） 符 合 要 求，实 测 值 A 相 244 μΩ、B 相 230 μΩ、C 相 224 μΩ。 — 72 —
Key words： gas insulated switchgear； circuit breaker； three warking switch； smart substation
0引言
气体绝缘开关柜的一次主要元器件： 断路器、 三工位开关、母线及相互连接都密封在经激光焊 接氦气检漏的不锈钢气箱内，柜间母线连接、主回 路与电缆及避雷器、互感器等配套件的连接都通 过插拔式的硅橡胶密封绝缘。一次高压带电体全 被密封，不受环境影响，绝缘、载流可靠性提高。
② 母联送上电过 1 h 后没电。当电源从另 外一侧母线送电时，本段母线上有出线回路处于 合闸 状 态，且 回 路 带 有 较 长 的 电 缆 及 其 他 负 载［1］。从电压下降的波形图可以推测由于 B 相 母联处于分闸状态，出线回路的电缆及其他容性 负载与 PT 的一次线圈构成一个 LC 放电回路，造
（ 8） 操作 253-5 至接地位置、253 分闸、253-3 合闸通过 216 备用出线对 253 断路器进行 1 min、 32 kV 耐压试验，无异常。
（ 9） 通过 216 备用出线对 253 断路器进行特 性试验，符合要求。
（ 10） 对所有操作过的相关设备进行恢复供 电操作，结票送电； 203B 3# 主变进线通过 253 分 段开关带 3A 段母线电压正常，检修结束。
杨 晓 艳 （ 1976—） ， 女，高级工程师，主 要从事电力系统自 动化、电 气 技 术 研 究。
YANG Xiaoyan （ Shanghai Tianling Switchgear Co． ，Ltd． ，Shanghai 201808，China）
Abstract： The fault condition and maintenance process was detailed，and the abnormal voltage monitoring and vacuum tube well performance were analyzed． Finally，the article analysed and summarized the causes of bus voltage lack of anomalies in substation＇ kV swichgear． The failure causes were obtained，and the corrective measures were put forward．
（ 2） 母联送上没电，而接地变又有电，且母联 送上电过 1 h 后没电。
① 母 联 送 上 没 电，送 了 接 地 变 又 有 电 了。 253 断路器合闸后，其 B 相真空管处于断开状态， 故母联送上没电； 推测接地变合上后，由于 C 两 相带电，B 相断开，接地变中心点电位由 A、C 两 相的电压矢量决定，也就意味着地电位发生人为 偏移，因此 B 相 PT 显示有电压。
—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ71 —
电器与能效管理技术（ 2016No． 9）
·应 用·
图 1 主回路供电原理图
现场设备都在运行状态，根据初步检查和异 常现象初步分析，引起电压异常的设备为分段柜 和分段隔离柜，涉及三工位刀闸 253-3 （ 5B 与 3A 母线的分段隔离） 、253-5（ 3B 与 5A 母线的分段隔 离） 和分段断路器 253。推测三工位刀闸连杆断 裂可能性，不排除断路器原因引起。
关键词： 气体绝缘开关柜； 断路器； 三工位开关； 智能变电站 中图分类号： TM 591 文献标志码： B 文章编号： 2095-8188（ 2016） 09-0071-04 DOI： 10． 16628 / j． cnki． 2095-8188． 2016． 09． 014
Analysis of Bus Voltage Lack of Phase Anomalies
路不接通。限位螺母正常安装位置与故障现场 对比如 图 2 所 示。基 于 上 述 分 析，由 于 售 后 服 务人员在 现 场 处 理 时 的 疏 忽，未 完 全 旋 紧 B 相 M12 螺母而造成本次故障。
图 2 限位螺母正常安装位置与故障现场对比
5． 2 整改措施 鉴于此次的教训，采取以下措施来杜绝此类
（ 3） 通过此次问题要求公司内部对制造过 程 也 重 新 考 核 ，加 强 质 量 控 制 手 段 ，对 关 键 紧 固 件 进 行 工 艺 改 进 ，加 装 防 松 螺 母 、锥 形 垫 圈 或 使 用细牙螺 纹 的 紧 固 件，举 一 反 三 防 止 类 似 问 题 再发生。
（ 4） 严格按工艺要求施工，各类电器元件及 零部件的紧固应加平垫圈和弹簧垫圈，螺钉拧紧 以弹簧垫圈压平为准，螺母伸出的长度应为 2 ～ 3 牙，同时螺钉也不允许凹进螺母内。凡用作柜 体零部件紧固的螺栓、螺母，电器元件与柜体的连 接的螺栓、螺母采用 4． 8 级，凡与母线连接所用的 紧固螺栓、螺母应采用 8． 8 级。使用力矩扳手应 按螺栓的不同尺寸调整力矩值，通常 M8 螺栓对 应的力矩值为 9 ～ 11 N·m，M10 螺栓对应的力矩 值为 18 ～ 22 N·m，M12 螺栓对应的力矩值为 36 ～ 44 N·m，M16 螺栓对应的力矩值为 72 ～ 88 N·m， M20 螺栓对应的力矩值为 144 ～ 176 N·m。
事件的再发生： （ 1） 加强人员培训，提高运维、检修人员对异
常情况的判断和事故应急处理的能力。着重对现 场处理关键部位时（ 如断路器、操作机构和主回 路部分） ，必须按规程、按规范和工艺要求控制严 格执行，并需有最终确认复检过程。
（ 2） 利用停电检修机会对开关进行全面核实 检查，对不符合要求的立即整改，必须按照反事故 措施要求完善并投运。
201A 1# 主变进线断开，203B 3# 主变进线通 过 253 分段开关带 3A 段母线运行时，3A 段母线 B 相电压直降为 0，A、C 相电压正常。当用 203B 3#主变进线带 3A 段母线运行时合 3A 段母线上 的 1#接地变 210 开关时，3A 段母线 B 相电压恢 复。203B 3#主变进线断开，201A 1# 主变进线通 过 253 分段开关带 5B 段母线运行时 5B 段母线 B 相电 压 发 生 缓 慢 下 降，经 1 h 多 后 下 降 至 0。 201A 1#主变进线带 3A 段母线和 203B 3# 主变进 线带 5B 段母线各自运行时电压都正常。
5 故障原因分析和整改措施
5． 1 故障原因分析 该变电站 10 kV 5B 母线 B 相电压异常的故
障处理工 作 已 经 结 束，通 过 故 障 断 路 器 的 现 场 处理情况和公司内部整个项目过程信息查询并 经检修人员证实，253 分段开关柜断路器在变电 站现场处理过弹跳问题； 断路器出现弹跳，按断 路器弹跳问题处理时的习惯手法： 一相作基准、 调整其他两相（ A、B 或 B、C） ［2］； 故分析认为本 次故障原因最大可能是由于当时在处理弹跳问 题时，松开了 B 相真空管的调整拉杆上的 M12 螺 母 ，而 在 弹 跳 调 整 结 束 后 ，并 未 对 松 开 的 螺 母 进行可靠紧固，螺母仅带在弹簧垫上； 该 M12 螺 母受断路 器 合 / 分 操 作 时 的 震 动 力，逐 步 移 位， 经一定的次数操作后（ 现场断路器操作 554 次） 完全变位 上 移，最 终 导 致 断 路 器 合 闸 后 B 相 回
根据 253 断路器恢复后的试验数据： （ 1） 回路电阻。现场对 277 到 216 之间（ 253 合闸、253-3 和 253-5 隔离刀合闸） 共 4 面开关设 备的主回路电阻进行了测试（ 技术要求电阻不大 于 260 μΩ） ，实测值 A 相 244 μΩ、B 相230 μΩ、C 相 224 μΩ，符合要求，且 B 相回路电阻值同 A、C 两相接近； 若 B 相真空管断口存在电弧灼伤，则 主回路电阻将明显变化。 （ 2） B 相真空管断口工频耐压。现场操作 253-5 至接地位置、253 分闸、253-3 合闸通过 216 备用出线对 253 断路器进行 1 min、32 kV 耐压试 验，无异常。 （ 3） 断路器特性测试。通过 216 备用出线对 253 断路器进行特性试验，符合要求。 根据以上分析得出结论： 253 断路器恢复后 经过整体回路电阻、断口耐压、特性测试试验且试 验数据合格，也证明了 B 相真空管电性能完好。
·应 用·
电器与能效管理技术（ 2016No． 9）
母线电压缺相异常的分析
杨晓艳 （ 上海天灵开关厂有限公司，上海 201808）
摘 要： 详细介绍了故障情况及检修过程，并对电压监视异常情况和真空管完好 性进行分析。最后，针对变电站中 10 kV 开关柜出现的母线电压缺相异常故障原因进 行分析和总结，得出故障原因，提出整改措施。
4 电压监视异常情况和真空管完好 性分析
4． 1 电压监视异常情况分析 （ 1） 母联送上另一段 B 相没电。推测异常过
程为： 203B 主变进线合闸，253 分段合闸后（ A 相、C 相） 接通，而 B 相断路器真空管动触头连接的调整 拉杆上的 M12 限位螺母位于转动块上方 20 mm 左 右的距离，B 相真空管断口5 mm左右，发生母联送 上另一段 B 相没电的现象。
段母线间的分段联络柜。253-5 为分段开关柜 5B 段母线侧的三工位隔离开关，253 为 5B 与 3A 段母 线之间的分段断路器，253-3 为分段隔离柜 3A 段母 线侧的三工位隔离开关。
2 故障现象
2014 年 5 月 26 日，供 电 公 司 发 现 变 电 站 10 kV 5B 母线电压异常。售后服务人员接到通 知赶至现场检查，发现情况如下：
1 智能变电站
110 kV 某变电站是国网公司首座第二代智能 变电站。接线形式为扩大式内桥接线，10 kV 采用 GIS 气体绝缘开关柜，采用三工位隔离开关 IST-12 代替传统中置移开式手车，进线及分段柜使用的断 路器为 VEG-1250A /25kA。主电路供电原理图如 图 1 所示。该变电站共 3 台变压器，四段母线三进 线两分段，201B 为 3B 段母线 2#主变进线柜，203A、 203B 为 3#主变进线的二个分支，201A 为 3A 段母 线 1#主变进线柜。235 和 235-5 是 3B 段母线与 5A 段母线间的分段联络柜，253 和 253-3 是 5B 和 3A
·应 用·
电器与能效管理技术（ 2016No． 9）
成母线电压缓慢下降，经过 1 h 左右放电结束，电 压降为零。另外由于真空管电弧电压为几十 V， 如果母联断路器 B 相存在燃弧现象，也不会出现 母线电压明显下降的情况。还有就是现场的电压 示波图显示，在 B 相电压下降过程中，B 相电压相 位为负序，也证明了此时 B 相不可能由另一段母 线上的进线断路器通过 253 断路器供电。 4． 2 真空管完好性分析