变电站开关类典型故障案例分析

第一章

隔离开关类典型故障案例

一 110kV隔离开关触头导电杆固定底座断裂导致合闸不到位 2

二 110kV GIS接地刀闸因绝缘子表面多处裂纹导致气室SF6低气压报警 5

三 220kV GIS隔离开关因三相传动连杆腐蚀卡滞导致合不到位 8

四 110kV隔离开关因触头压紧弹片完全失去弹性导致拒分 16

五 220kV隔离开关因剪刀臂驱动杆球头断裂导致合闸后即自动分闸 19

六 110kV GIS隔离开关因A、C相传动轴四方接头与传动绝缘子轴孔之间间隙过大且未安装

等电位弹簧导致悬浮放电 21

七 220kV GIS隔离开关因行程开关异常无法正常切断控制回路导致隔离开关合闸不成功 25

八 110kV接地刀闸因A相与B相接地连接排搭接装反导致B相触头支架底部出现裂纹 30

九 110kV隔离开关因安装阶段所使用的导电膏不合格导致发热 34

十 110kV GIS隔离开关因安装工艺不佳导致气室漏气 36

十一 110kV隔离开关因顶杆进出部位与上导电管卡涩导致无法操作 38

十二 110kV隔离开关导电杆抱箍螺栓严重腐蚀导致回路电阻偏大 42

十三 220kV隔离开关因翻转万向节卡涩导致合闸不到位 45

第二章

开关柜类典型故障案例

一 10kV断路器动静触头同轴偏差导致母线跳闸 50

二 10kV开关柜开关仓挡板安装错误导致母线跳闸 52

三 10kV充气式开关柜丝杆断裂导致母线隔离开关无法拉开 55

四 10kV开关柜手车触指弹簧断裂导致动触头脱落 57

五 10kV开关柜手车动静触头接触不良导致主变跳闸 59

六 20kV开关柜套管屏蔽层接触不良导致放电 62

七 35kV断路器手车二次插头接触不良导致位置指示不正确 64

八 35kV开关柜母线压变铁磁谐振导致母线跳闸 66

九 35kV断路器导向链轮卡滞导致分闸失败 70

十 35kV断路器动触头插入深度不足导致触头烧损断开 73

十一 35kV断路器活节螺栓丝杆断裂导致母线跳闸 75

十二 35kV紧凑型开关柜绝缘裕度不足导致主变和母线跳闸 78

十三 35kV开关柜手车未锁止引起相间短路故障 81

十四 35kV线路开口运行时遭雷击引起开关柜绝缘击穿故障 83

第三章

断路器类典型故障案例

一 110kV断路器机构箱进水引发部件烧损及直流接地 88

二 220kV断路器蜗卷弹簧机构过储能造成动作特性异常 89

三 三相不一致出口继电器连接片松脱导致断路器偷跳 92

四 继电器接点回路绝缘不良误报断路器低油压闭锁分闸信号 94

五 110kV断路器防水结构不合理造成直流接地及误发告警信号 96

六 220kV断路器弹操机构技术参数调试不当造成断路器拒合故障 99

七 500kV某变电站低抗断路器动作次数频繁导致灭弧室炸裂故障 102

八 重动继电器动作卡涩造成断路器遥控合闸失败 104

九 110kV断路器灭弧室绝缘喷嘴绝缘能力不足导致开关炸毁 107

十 35kV断路器合闸后机构不到位导致分闸失败 111

十一 35kV断路器传动连杆固定螺丝松动导致合闸不到位 113

十二 220kV断路器密封面腐蚀导致漏气 116

十三 220kV断路器端子排受潮短路导致三相不一致动作 118

十四 220kV断路器加热器未启动导致机构受潮 121

十五 110kV断路器分闸线圈故障导致分闸失败 124

第四章

组合电器类典型故障案例

一 110kV GIS机构弹簧输出力不足导致断路器拒合 128

二 110kV GIS机构轴承润滑失效导致断路器拒合 130

三 220kV GIS机构卡涩导致断路器拒合 132

四 220kV GIS机构轴销加工工艺不良导致断路器拒分 135

五 220kV GIS机构行程调整不当导致断路器拒合 145

六 220kV GIS气室内有金属颗粒造成超声波检测异常 147

七 110kV GIS吸附剂固定罩掉落造成相间短路故障 153

八 500kV HGIS断路器合闸电阻装配工艺不佳造成断路器跳闸 158

九 220kV GIS气室内有金属颗粒造成绝缘盆子放电 170

十 110kV GIS机构箱通风孔设置不合理造成机构箱进水 173

十一 110kV GIS隔离开关机构密封不良造成机构箱进水 175

十二 220kV GIS机构箱进水造成断路器机构锈蚀拒分 178

十三 220kV GIS密封圈漏装造成气室漏气 182

十四 220kV GIS绝缘盆子碎裂造成气室漏气 186

十五 220kV GIS隔离开关机构微动开关位置调整不当造成隔离开关分合闸不到位 187

十六 220kV GIS隔离开关传动部位锈蚀造成隔离开关卡涩拒动 190

十七 220kV GIS元器件选型不当造成断路器防跳功能不完善 194

十八 220kV GIS油缓冲器加工工艺不良造成漏油 196

35kV断路器传动连杆固定螺丝松动导致合闸不到位

（一）故障现象

2022年4月13日16时58分，220kV某变电站35kV #3电抗器中性点开关VQC操作合闸后，17时，3号电抗器中性点开关发生A相极柱瓷套炸裂。相邻电抗器及支撑瓷瓶部分受损。

（二）故障设备基本情况

35kV #3电抗器中性点开关，型号为LW8-35AG，出厂时间为2019年8月，投运时间为2019年12月，上次检修时间为2021年3月。开关计数器动作次数为684次。

（三）故障情况检查

1.现场外观检查情况

现场进行外观检查，发现开关A相上节瓷瓶已全部炸损，开关动触头脱离静触头，且有明显放电烧损情况，静触头触指有明显弯曲。#3电抗器中性点开关旁B相支撑瓷瓶损坏，#3电抗器X、Y相套管瓷瓶损坏。

2.后台及故障录波检查情况

2022年4月13日16时58分47秒，#3电抗器中性点开关合闸；17时00分49秒，SF6压力低（开关故障）；17时29分15秒，#3电抗器开关分闸（遥控）。

通过检查#3主变故障录波，发现#3电抗器A相合闸初期无电流，B、C相电流正常，可判断开关A相实际合闸不到位。

3.解体检查情况

开关发生故障后保持原状态，4月15日，运维人员、检修人员和厂家共同拆解开关，情况如下。

①开关灭弧室烧蚀严重，弧触头烧熔脱落，如图3-41所示。

②检修人员拆解断路器的传动回路，发现传动拐臂的安装架紧固螺栓脱落，设计5个螺栓固定，发现两个螺栓已脱落，两个螺栓已松动，仅靠一个螺栓维持。

③检修人员进一步检查开关大梁内部情况，发现A相螺栓脱落导致安装架明显偏离，导致拉杆合闸位置不到位，B、C相导杆位置正常。

（四）故障原因分析及处理

1.原因分析

根据现场检查情况，有两种可能：一为动触头导杆发生偏移，导致开关合闸时动静触头没办法完全插入，拉弧导致开关爆炸，拐臂座螺栓脱落是由于动静触头合闸阻力造成向下压力顶出；二为故障前拐臂座螺栓已松动，开关A相合闸行程不够，合闸不到位导致开关拉弧。以下分别对两种可能原因展开分析检查。

（1）动触头位置发生偏移导致合闸不到位

传动回路的绝缘拉杆两端采用销子连接，非螺纹连接，拆解后检查，连接牢固，可排除相关原因，如图3-42所示。动触头与接线板装配牢固，且动触头与气缸设计合理，导向的轴承无明显磨损且无明显间隙，可排除相关原因，如图3-43所示。

因此，根据拆解的传动回路分析，可排除因动静触头斜插导致的拐臂安装座受损的可能。

（2）传动拐臂的安装座因螺栓松动脱落导致合闸不到位传动拐臂的安装座在开关长期运行中出现螺栓松动，在最后一次合闸过程中，安装座移位导致开关合闸不到位，动静弧触头拉弧烧蚀，产生高温高压导电性混合金属气体，导致灭弧室炸裂。按照厂家资料说明，现场传动拐臂座设计采用铝板钢丝螺纹套-螺栓结构，采用304#M12螺纹套，5级有效圈数，并配套5-M12/8.8螺栓，设计最大承载拉力达20000kg，设计裕量较大。故而初步推断螺栓松动是由于紧固未按照工艺要求执行，断路器多次分合闸过程的振动导致螺栓脱落。

本次故障原因应为，A相传动拐臂的安装座紧固螺栓未达到装配工艺要求，在开关长期运行中螺栓松动（两颗螺栓脱落），在故障前最后一次合闸过程中，因强度不足，剩余螺栓松脱，安装座移位导致开关A相合闸不到位，动静弧触头拉弧烧蚀，产生高温高压导电性混合金属气体，导致灭弧室炸裂。

2.缺陷处理

针对间隔设备受损情况，已完成电抗器间隔其他设备试验，联系相关设备厂家，待备品到后进行故障设备修复工作。

（五）防范措施及建议

1.对同批次、同型号开关进行全检排查

开展在运的同型号开关不停电排查和停电检查，重点检查各部件的螺栓固定情况并画标志线。具体要求详见《断路器机构箱内螺栓紧固检查要求》。

2.强化无功设备入网管控，关注频繁投切的电抗器中性点开关质量

按照省公司《关于印发断路器防拒动、误动重点提升措施（试行）的通知》的工作要求执行。

本书收录了近年来系统内较为典型的开关类设备故障案例，对故障现象、检查及处理情况进行介绍，对故障原因进行分析，并给出预防措施和建议，以便大家吸取经验教训，减少故障的发生。本书主要包括隔离开关类案例14个、开关柜类案例14个、断路器类案例15个、组合电器类案例18个，涉及开关类设备厂家制作工艺不良、设计存在缺陷、运行中二次回路异常、绝缘故障等情况。