110 kV組合電器局部放電異常原因分析

周開峰，甄 利，梁 爽，崔 猛，馮紅衛(wèi)，張遠(yuǎn)超

(1.保定供電公司，河北 保定 071000；2.河北省電力公司，石家莊 050021)

1 缺陷情況

2011年10月19日，在對某220 kV變電站進(jìn)行超高頻局部放電帶電檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)，110 kV組合電器101母聯(lián)間隔II母線倉內(nèi)存在局部放電異常信號，通過兩點(diǎn)定位法進(jìn)一步測試，確定在101母聯(lián)間隔II母線倉內(nèi)W相附近存在局部放電異常信號。在150間隔進(jìn)線套管至斷路器間分支母線處同樣存在局部放電異常信號，在分支母線附近7 m以內(nèi)空間內(nèi)也能測到局部放電信號，判斷150間隔為外部懸浮放電。

2 現(xiàn)場檢查

2.1 設(shè)備基本情況

故障設(shè)備系山東泰開高壓開關(guān)有限公司ZF10-126組合電器，2007年6月生產(chǎn)，并于當(dāng)年11月投運(yùn)。2009年1月，發(fā)生110 kV Ⅰ母線145間隔與113間隔母線氣室漏氣缺陷。隨即解體更換密封膠墊后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，恢復(fù)正常。

2.2 現(xiàn)場診斷復(fù)測

2011年11月15日邀請多名專家對101間隔、150間隔進(jìn)行了現(xiàn)場診斷復(fù)測。測試結(jié)果見表1。

表1 現(xiàn)場測試結(jié)果

測試單位名稱超高頻檢測101150超聲波檢測101150氣體成分檢測101150XX公司--異常異常正常正常河北省電力科學(xué)研究院異常異常異常異常正常正常中國電力科學(xué)研究院----正常正常北京電力變電公司異常異常異常異常--北京興泰學(xué)成有限公司異常異常異常異常--

通過超聲波測試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔II母線倉內(nèi)W相附近測出異常超聲信號，信號最大峰值為15 mV，100 Hz相關(guān)性較強(qiáng)(且強(qiáng)于50 Hz)；超聲信號最大值高于背景15倍以上，信號衰減性突出，2 m以上或相鄰氣室無任何異常信號。據(jù)此可判斷該位置內(nèi)部存在局部放電情況。通過超高頻測試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔II母線W相附近測到局部放電信號，符合內(nèi)部放電圖譜。氣體成分分析均未見異常。

綜合超聲波和超高頻測試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔II母線倉內(nèi)存在局部放電情況，判斷缺陷類型為支撐絕緣子上有異物或內(nèi)部存在裂紋引起的局部場強(qiáng)過大，導(dǎo)致間歇性放電。

綜合150間隔超聲波和超高頻測試結(jié)果分析，其內(nèi)部信號小于外部信號，外部信號最強(qiáng)處在150間隔空間附近，可判定為外部放電。放電信號幅值較大，若為內(nèi)部放電應(yīng)能檢測到超聲波信號。

2.3 缺陷監(jiān)測

2011年11月24日，對該站101、150間隔加裝了GIS重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測組合電器內(nèi)部局部放電情況發(fā)展趨勢，等天氣條件允許時(shí)再進(jìn)行解體檢修。

2011年12月-2012年4月，GIS重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)測試結(jié)果顯示，150間隔局部放電信號呈減弱趨勢，至2月底時(shí)局部放電信號已基本為零。101母聯(lián)間隔II母線處局部放電信號始終存在，且呈增大趨勢，但增長幅度較小。定于2012年4月中旬進(jìn)行解體檢查，查找故障點(diǎn)，分析原因，并進(jìn)行徹底處理。

3 原因分析及缺陷處理

鑒于150間隔局部放電信號減弱至零，確定的方案為對101間隔進(jìn)行解體檢查，恢復(fù)后從150間隔進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，觀察150間隔局部放電情況，可進(jìn)一步排除150間隔存在內(nèi)部局部放電情況。

2012年4月15日，將101母聯(lián)間隔及II母線停電進(jìn)行解體。首先外觀檢查101間隔II母線的9個(gè)支柱絕緣子及3個(gè)分支圓盤絕緣子的下表面未發(fā)現(xiàn)放電痕跡，也未發(fā)現(xiàn)有尖端毛刺、連接件松動、屏蔽罩晃動等現(xiàn)象；然后將母聯(lián)101間隔及其左右相鄰的II母線氣室內(nèi)的9個(gè)支柱絕緣子全部進(jìn)行更換，對其進(jìn)行耐壓、局部放電及X射線探傷試驗(yàn)。

X射線探傷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)101間隔內(nèi)W相支柱絕緣子有內(nèi)部裂紋，其它未見異常，見圖1。

圖1 支柱絕緣子X射線探傷試驗(yàn)示意

局部放電測試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)101間隔內(nèi)W相支柱絕緣子局部放電量竟達(dá)到10 515 pC(標(biāo)準(zhǔn)要求不大于3 pC)。其它支柱絕緣子局部放電量介于1～3 pC，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，局部放電曲線見圖2。

圖2 缺陷支持絕緣子局部放電圖片

X射線探傷和局部放電試驗(yàn)表明，101間隔Ⅱ母線氣室的W相支柱絕緣子存在內(nèi)部裂紋缺陷。為檢驗(yàn)支柱絕緣子裂紋及局部放電是否為批次問題，又將101間隔兩側(cè)共6只支柱絕緣子拆除后進(jìn)行試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)有裂紋及局部放電超標(biāo)情況，表明101間隔支柱絕緣子缺陷為個(gè)例。在對101間隔盆式絕緣子檢查無異常后恢復(fù)Ⅱ母線，并將150間隔作為耐壓通道。通過在線監(jiān)測裝置觀察高壓試驗(yàn)時(shí)局部放電情況，101、150間隔未發(fā)現(xiàn)局部放電異常信號。

絕緣子內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，分析原因?yàn)橹圃爝^程中環(huán)氧樹脂與金屬部分收縮系數(shù)不同，質(zhì)量控制不良導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)空隙，進(jìn)而產(chǎn)生局部放電。局部放電會導(dǎo)致絕緣材料腐蝕，進(jìn)一步發(fā)展就會形成樹枝狀造成放電。本次缺陷絕緣子處于放電初期，尚未造成內(nèi)部腐蝕，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終將引起內(nèi)部閃絡(luò)，造成母線全停的惡性設(shè)備事故。

4 建議

a. 在河北省南部電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，這是首次通過局部放電信號異常發(fā)現(xiàn)此類設(shè)備缺陷，為組合電器超聲波、超高頻局部放電檢測提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。為此，應(yīng)定期開展組合電器局部放電檢測工作，結(jié)合迎峰度夏及迎峰度冬工作要求，每年至少進(jìn)行一次局部放電帶電檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)組合電器內(nèi)部缺陷。

b. 國家電網(wǎng)公司《關(guān)于加強(qiáng)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備全過程管理重點(diǎn)措施》中要求126 kV及以上GIS用盆式絕緣子應(yīng)逐只進(jìn)行工頻耐壓和局部放電試驗(yàn)。山東泰開絕緣儀器公司規(guī)定盆子絕緣子、支柱絕緣子應(yīng)逐支進(jìn)行X射線探傷、局部放電試驗(yàn)、工頻耐壓。為此，建議入廠監(jiān)造時(shí)嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)，要求設(shè)備生產(chǎn)廠家對絕緣子逐支進(jìn)行X射線探傷、局部放電試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)，并提供合格的試驗(yàn)報(bào)告。

c. 國家電網(wǎng)公司《關(guān)于加強(qiáng)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備全過程管理重點(diǎn)措施》要求：為便于開展運(yùn)行中GIS局部放電檢測工作，制造廠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在GIS罐體內(nèi)預(yù)設(shè)電極。為此，建議新投運(yùn)組合電器出廠時(shí)預(yù)設(shè)局部放電電極，為組合電器局部放電檢測試驗(yàn)手段成熟以后的普及推廣作前期準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/T 596-1996．電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)[S].

[2] 朱寶森.SF6斷路器技能考核培訓(xùn)教材[M].北京:中國電力出版社，2003.