一起隔离开关例行试验的故障分析和处理

    1 事故现象
    一副10 kV系统中的户外隔离开关GW1—12／2000A在投运使用前的绝缘试验中，发现其中C相刀闸的绝缘水平远远低于规程要求。隔离开关的绝缘水平未达到系统运行要求，将会严重影响系统的安全运行。

    2 事故分析处理
    该隔离开关所处的系统如图1所示，故障隔离开关的前面为电流互感器，后面是一台三绕组的10 kV降压变压器。隔离开关与降压变压器通过100×8的铜牌连接，变压器的副边电缆尚未接入。

    隔离开关和变压器同时进行绝缘测试，通过隔离开关用MEGGER-S1-552电子兆欧表对变压器绕组测量绝缘电阻，测量电压选用2 500 V档位，测试原理和方法如图2所示。

    通过以上接发测量得到的绝缘电阻值仅为24．5 MΩ，试验人员将变压器现场测试数据与出厂试验数据进行对比，出厂测试变压器绝缘电阻在GΩ量级，而现场数据不到出厂数据的1／10，可知测试数据严重小于出厂测试数据，与历史数据存在明显差别。
    测试环境条件良好、天气晴朗、空气湿度小，在排除环境因素的影响后，试验人员决定将隔离开关分离，单独对变压器进行绝缘测试，以检查变压器在运输或者安装过程中是否对绝缘水平造成破坏。对变压器的单独测试如表1所示。

    从测试数据来看，变压器的绝缘电阻值较高，绝缘电阻的吸收比也较高，测试结果和出厂试验结果较接近，因此可以判断变压器的绝缘水平没有缺陷。
    通过对变压器进行了单独的测试，并且没有发现缺陷存在，由此可以断定缺陷在隔离开关。对隔离开关进行单独的绝缘试验，分别对三相进行测试：将刀闸闭合，将高压端连接至刀闸的静触头，将低压端连接至刀闸的底座，并接地。试验原理如图3所示。

    测试结果，如表2所示。

    从表2的数据看，隔离开关的C相绝缘与AB两相的绝缘水平差异大，由此可以断定缺陷就在隔离开关的C相。将刀闸分开在此测量C相的静触头对地的绝缘电阻，发现绝缘电阻只有24 MΩ，对C相的静触头仔细检查没有发现破损现象，瓷瓶表面没有污秽物质。分析原因如下：
    (1)设备在制造出厂装配时存在缺陷，隔离开关使用的部件如瓷瓶等没有进行严格的检验，未满足产品所需的绝缘水平。
    (2)产品质量本身设计不合理，没有选择技术先进、有可靠运行经验的隔离开关类型。制造组装过程没有按照相关规程进行，出现了大偏差又没有进行及时调整。
    (3)瓷瓶质量差，绝缘瓷瓶的材质不合格存在缺陷，内部存在沙眼或没有烧透，或是运行一段时间后瓷瓶表面产生裂纹，造成事故或障碍。
    (4)现场安装没有得到有效管理，安装过程没有按相关规程要求进行、对开关安装后的位置没有调整好。
    (5)由于机械转动部分卡涩转动力不均匀，有时造成瓷瓶突然快速冲击，受力过大而断裂，瓷瓶的内部结构遭到破坏，导致绝缘水平降低。
    经过上述分析，试验人员将瓷瓶拆卸准备送质检单位进行检验时，发现瓷瓶的内部有裂痕，但裂痕尚未扩散到瓷瓶表面。由于隔离开关安装在户外，内部破裂部分已经受潮，绝缘水平遭到破坏。因此在绝缘测试时发现了绝缘电阻过低。
对于瓷瓶的破损裂痕，分析有如下原因：
    (1)在隔离开关连接铜排的安装时拉力过紧而产生应力，导致瓷瓶内部固定件弯曲引起瓷瓶内部破裂，力度刚好未能使瓷瓶的破裂扩散到表面。
    (2)刀闸操作时的机械传动机构产生应力、而瓷柱质量不良抗弯强度不够，在机械力的弯曲作用下发生破裂。
    (3)瓷质致密度差造成机械强度低，制造过程中瓷柱夹层夹渣瓷柱发生断裂，在设备出厂试验时环境条件好而未发现异常。

3 隔离开关存在故障的预防措施
    由于制造工艺、维护管理、环境等因素、安装工艺的影响，户外高压隔离开关在运行中存在着诸如驱动电机转动不停、分合闸不到位或阻力大、绝缘子表面闪络等问题，这些问题处理不好。将直接影响系统的安全运行，威胁电力系统的安全。
    为确保隔离开关良好的健康状况应该从基建项目的设备设计选型开始到投产运行过程的运行、维护，最后到退出运行全过程的每一个环节进行全质量控制和严格把关，才能确保隔离开关运行、操作中不发生缺陷、故障。
    (1)设计选型。
    设计选型是隔离开关全寿命管理的第一个环节，该环节对未来隔离开关的运行健康状况起到重要的作用。可以通过合同要求生产制造厂家选择技术先进、有可靠运行经验的隔离开关类型，采用高质量和全新的材料。
    (2)设备采购和技术监督。
    隔离开关的招标、采购等环节应该有技术监督部门全程参与，避免不合格产品进入，这对隔离开关的运行健康状况起到决定性作用。
    (3)基建安装时的质量控制。
    1)安装调整时，必须按厂家的要求将主刀的分、合闸调整到位。根据相关规程、标准进行施工，避免操作时刀闸偏离，产生过大的应力破坏刀闸的触头、绝缘瓷瓶。
    2)安装调整后，必须现场及远方能够电动分、合闸。并进行3～5次分、合闸操作，以检验控制回路和刀闸的调整是否良好，主刀在合闸位置刀口插入深度或触指夹紧位置必须满足要求。
    3)安装施工时，使用力矩扳手按力矩要求进行电气连接，面螺栓进行紧固，不能使用蛮力对刀闸进行紧固，这样能避免人为的外力破坏。
    4)基建投产前验收。
    基建验收作为隔离开关投产运行前的最后一道质量把关，需严格按照验收规程进行验收，并使所有的手动与电动分、合闸操作达到规定要求，且各项高压试验、二次回路试验符合规定规程及制造厂家要求。基建投产前验收的质量要求与基建安装时的质量要求一致。只有对每一组新安装的隔离开关进行严格验收，才能避免设备因产品生产质量、基建安装问题，而导致投运后出现隔离开关缺陷或故障。
    (5)运行管理。
    运行人员对隔离开关的运行管理也会影响隔离开关及电网的安全运行。加大对运行人员的培训力度，运行人员应掌握操作过程遇到问题能初步判断和简单处理。定期使用红外测温仪进行隔离开关的红外测温，检查是否有发热点。当发现问题时及时通知检修人员及时处理，避免缺陷扩大。
    (6)日常维护。
    随着电网中其他设备的可靠性不断提高，隔离开关存在的问题日益突出；因此，提高隔离开关的健康水平，是当前提高供电可靠性，保证电网安全、对隔离开关进行定期停电检修列入了电力生产的工作。

4 结束语
    隔离开关作为电网运行的重要设备，其运行的健康状况直接影响到电网的安全运行。隔离开关可能会出现的问题很多，因此还要对隔离开关可能会出现的各种故障引起高度重视。首先要加强对设备的采购监管意识，杜绝不合格产品流入系统造成事故；加强隔离开关在安装时的工艺质量等方面的管理，根据不同型号设备的特点，进行适当的处理；对设备的检验和试验要全面到位，及时发现设备存在的隐患，及时了解隔离开关的运行状况，使得设备故障消除在萌芽状态，保证电力生产的安全、稳定。