一起50050000 kVHGISVHGIS故障處理及其防范措施

胡宏宇，熊 洲，晏年平

（1江西省電力公司檢修分公司，江西南昌 330096；2江西省電力公司，江西南昌 330077；3.江西省電力科學研究院，江西 南昌 330096）

0 前言

氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）具有占地面積小、不受外界環境條件影響等優點，在我國電網建設中受到廣泛的青睞。HGIS的結構與GIS基本相同，但它不包括母線設備。然而，由于國產化盆式絕緣子關鍵制造工藝研究不夠深入，某些廠家生產的設備在投運初期，多次發生盆式絕緣子擊穿故障。我公司新東北電氣(沈陽)高壓開關有限公司生產的ZHW-550型HGIS自2010年4月15日投入運行以來，連續發生2起盆式絕緣子擊穿故障。因此如何預防GIS盆式絕緣子擊穿故障成為研究的課題。現就12月21日發生的故障進行分析。

1 故障經過

故障前運行方式，石鐘山500 kV變電站500 kV系統采用3/2接線方式，500 kVⅠ、Ⅱ母運行，500 kV永石Ⅰ線、永石Ⅱ線運行，5011、5012、5021、5022、5023、5031、5032開關運行。石鐘山500 kV變電站500 kV一次系統圖見圖1。

2012年12月21日，天氣陰，石鐘山500 kV變電站無檢修作業，永石Ⅰ線線路無操作。19點46分石鐘山500 kV變電站永石Ⅰ線雙套線路保護動作，B相單相跳閘，B相單相重合不成功，跳三相。查閱雷電定位系統及避雷器動作記錄，故障前后半小時內變電站及永石Ⅰ線均無落雷。

2 500 kV HGIS結構

圖2 HGIS結構示意

如圖2所示每個斷路器間隔分為3個氣室，采用不通氣的盆式絕緣子（加粗線條）作為隔斷。編號分別為#1、#2、#3。其中#1氣室為斷路器所在氣室，額定氣壓為0.6 MPa；#2與#3氣室結構相同，包括三個氣罐：VT罐-隔離開關與接地刀閘所在氣罐、CT罐-電流互感器所在氣罐、VG罐-母線氣罐。三個氣罐通過可通氣的盆式絕緣子（細線條）相連接，共同組成一個氣室，其額定壓力為0.4 MPa。本次故障發生在50222隔離開關所在氣室中的CT罐與VT罐之間的盆式絕緣子。

圖1 石鐘山500 kV變電站500 kV一次系統圖及永石I線B相故障氣室位置

3 故障調查

3.1 現場檢查情況

現場檢查500 kV HGIS永石I線50222B相隔離開關罐與電流互感器罐之間盆式絕緣子部位，發現有大量黑色膠狀物溢出，并滴落在電流互感器罐體外部。永石I線50222隔離開關B相2號故障氣室位置和如圖1，故障氣室外觀現場檢查如圖3。

圖3 故障2號氣室現場檢查情況

3.2 石鐘山變電站500 kV HGIS檢測試驗情況

查閱故障間隔以往的交接、例行檢查試驗報告，均無異常記錄。

查閱變電站運行巡視記錄，故障前各氣室壓力正常。故障初始19時46分50222 B相隔離開關氣室未出現SF6壓力低告警，至20時30分監控后臺報“5022B相斷路器2號氣室SF6氣體壓力降低報警”，降至告警值。

永石Ⅰ線故障跳閘后，檢查故障的50222隔離開關B相2號氣室，該氣室氣壓表顯示氣室壓力為0.04 MPa。由于故障后氣體泄漏速度快，氣室內壓力過低，現場無法測出50222隔離開關B相氣室內SF6氣體的微水及分解物組分。之后對相鄰氣室進行SF6氣體微水及分解產物檢測，試驗結果均正常，如表1。

表1 2號氣室相鄰氣室微水及SF6氣體分解物組分試驗數據（μL/L）

3.3 繼電保護裝置動作情況分析

技術人員現場分析保護動作情況。永石I線配置雙套RCS-931AMM、WXH-803A線路保護，5022、5023斷路器保護配置為WDLK-862A。永石I線動作行為如下：

1）第一次故障。永石I線B相單相故障，故障電流有效值約7.7 kA，兩套線路保護瞬時動作，5022、5023斷路器保護單跳出口，5022、5023斷路器B相斷開。

2）第二次故障。5022、5023斷路器B相斷開后，5023斷路器保護經延時837 ms重合閘出口，5022斷路器保護因重合閘延時未達到定值（5022斷路器保護重合閘延時定值為1.3 S），5022斷路器B相未重合。由于5023斷路器重合于B相永久性故障，兩套線路保護三跳出口，5022、5023斷路器保護三跳出口，5022、5023斷路器斷開。

結合5022斷路器B相2號氣室現場檢查情況，綜合分析5022斷路器B相2號氣室內存在接地短路，屬于永石I線線路保護范圍，保護動作行為正確。

4 永石Ⅰ線故障跳閘原因分析

為查明永石I線跳閘原因，12月23日上午在新東北電氣(沈陽)高壓開關有限公司的配合下解開50222隔離開關傳動機構與VT罐的連接螺栓，發現5022隔離開關VT罐盆式絕緣子放電燒裂成碎片（圖4，圖5），氣室內壁附著大量黑色粉層等放電分解物。

圖4 炸裂的VT罐盆式絕緣子碎片

圖5 VT罐氣室內盆式絕緣子燒蝕情況

綜合現場檢查情況，分析永石Ⅰ線故障跳閘原因是：50222隔離開關B相氣室盆式絕緣子存在制造缺陷，自投運以來，在長期運行電壓作用下，內部缺陷不斷劣化，最終發生固體貫穿性擊穿炸裂，致使永石Ⅰ線接地短路，屬于盆式絕緣子產品質量問題。黑色膠狀物為盆式絕緣子上的密封圈經電弧灼傷高溫熔化形成，并從罐體內泄漏出來。檢查發現放電部位在50222隔離開關VT罐盆式絕緣子下表面屏蔽罩與CT罐外壁法蘭處，如圖6。

圖6 放電部位示意

5 現場處理過程

這是檢修分公司首次開展500 kV HGIS故障修復工作，省公司組織電科院、檢修分公司等單位共同制定了修復方案，為今后的500 kV HGIS檢修工作積累了寶貴的經驗。

具體檢修過程如下：

1）根據現場工作時間和工作內容落實工作票并交變電站值班員。

2）清點備品備件，檢查機具，工機具進場。

3）本次工作全體工作成員集中學習：江西省電力公司《反違章工作規定》要求、更換方案。

4）工作票辦理及許可。

5）確認廠家設備（盆式絕緣子及密封板）到達現場并開箱檢查。

6）將5022斷路器B相1號氣室氣壓降至0.1MPa。

7）對永石Ⅰ回線B相VG罐、VT罐、CT罐進行拆除及相關二次線拆除，并對VG、CT罐進行檢查、清洗。

8）拆除永石Ⅰ回線B相高壓套管引線；對永石Ⅰ回線B相高壓套管進行拆裝，清洗；對5022斷路器B相1號與2號氣室間盆式絕緣子進行更換及密封；將50221B相3號氣室氣壓降至0.1 MPa。

9）檢查盆式絕緣子，安裝CT罐并進行檢查；對5022斷路器B相1號氣室進行抽真空；抽真空至133 pa后，停泵后5小時后與30分鐘時的壓力差應小于67pa[1]。

10）對5022B相1號氣室充氣至0.2 MPa。

11）對50221隔離開關B相3號氣室充氣至額定氣壓。

12）確認VT罐到達現場并開箱檢查。

13）將50231隔離開關B相3號氣室氣壓降至0.1MPa。

14）安裝VT罐、VG罐及恢復相關二次線。

15）對50222隔離開關B相2號氣室進行抽真空。

16）對50222隔離開關B相2號氣室充氣至額定氣壓。

17）對5022斷路器B相1號氣室進行充氣至額定氣壓。

18）對50231隔離開關B相3號氣室充氣至額定氣壓。

19）充氣設備靜置48小時后[2,3]，耐壓試驗設備進場。

20）對5022斷路器B相1號氣室、對50222隔離開關B相2號氣室、50221隔離開關B相3號氣室進行常規試驗。

21）對5022斷路器B相1號氣室、對50222隔離開關B相2號氣室、50221隔離開關B相3號氣室進行耐壓試驗。

22）恢復高壓套管引線。

23）工機具等撤離現場及現場清理等。

24）驗收及整改。

25）工作票終結。

26）恢復永石Ⅰ回線及1號主變送電。

2012年12月31日，永石Ⅰ線及1號主變恢復送電，目前設備運行情況良好。

6 防范措施

盆式絕緣子產品質量不良是造成故障的直接原因。參照國網公司近期召開的新東北組合電器用盆式絕緣子運行情況分析會精神，為預防故障發生，采取的防范措施如下：

1）針對運行早期盆式絕緣子放電故障較為多發的情況，對新投運設備加大超聲波、超高頻局放等帶電檢測技術應用的力度，及早發現和消除盆式絕緣子內部存在的缺陷和隱患。

2）為保證GIS設備安裝質量，對GIS設備逐步推廣實施“專業化”安裝，即由制造廠負責本體的安裝工作，施工單位進行現場輔助配合。同時為防止GIS裝備過程帶入異物或者雜質，現場交接應進行100%工頻耐壓試驗，有條件時，應對550 kV及以上產品進行雷電沖擊試驗。

3）開關設備制造廠應積極聯合傳感器和監測系統廠家查找原因，進一步研究和提升在線檢測裝置的可靠性，并在今后的工程中優先采用GIS局放內置傳感器的一體化設備，提高缺陷檢出成功率。

[1]DL/T 603-2006，氣體絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規程[S].

[2]DL/T 393-2010，輸變電設備狀態檢修試驗規程[S].

[3]GB 50150-2006，電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[S].