全封閉組合電器結構缺陷導致的安裝隱患分析

儲宏根，張劍剛

（上海送變電工程公司，上海 200235）

0 引言

2012年9月25日深夜，某重要客戶新安裝一組220 k V全封閉組合電器（GIS）準備送電投運，當對側線路送電至本側220 k V進線間隔電纜倉時，發生C相接地短路（通過調度故障波形分析得知），引起對側220 k V變電站內該線路縱差保護跳閘。

本側客戶站的狀態為220 k V進線間隔處于熱備用，進線隔離刀合閘。線路縱差保護動作后，快速將隔離刀分閘，故未發生動作，但在故障發生的瞬間，現場有巨大響聲。

1 事故狀況

事故發生后，電纜運維人員對該電纜的接頭進行檢查。通過系統站內對故障錄波分析，初步判定故障點位于該客戶站進線電纜終端附近。

2 故障位置

經過內窺鏡詳細檢查，發現放電點位于C相電流互感器筒（11）至進線電纜筒（13）這一大氣室內，如圖1所示。

現場施工人員在電纜進線倉的側邊安裝孔，通過相機由電纜進線筒安裝孔A向內部導體過渡筒B拍攝。拍攝點為通氣絕緣盆a，內部導體里側為過弧損壞的通氣絕緣盆b。檢測發現電弧通過絕緣盆b的內側，經過通氣室B聯絡導體向絕緣盆a延伸，并且產生大量有毒綠色粉末，如圖2所示，故確定故障位置在GIS內。

圖1 GIS內部氣室分布與結構

圖2 拍攝通氣絕緣盆的位置

在與業主討論搶修方案后，確定分解拆除這一大氣室，查找初始放電點。拆除故障相設備后，基本確定為C相進線間隔通氣絕緣盆b處內側為起始放電點，電弧通過連通氣室B向通氣絕緣盆a延伸，如圖3所示，導致相關通氣絕緣盆及導體損壞。A、B、C三相氣室由于通過金屬管相連，導致B、C氣室受污染，需要對該線路進線倉進行整體更換。

圖3 解體通氣絕緣盆

3 故障分析

經過廠方專業人員對放電痕跡與放電殘余物化學成分分析，GIS出廠及現場安裝、試驗流程，相關報告的檢查和整理，初步得出發生此次事故的主要原因。

1）出廠時存在細小雜質通過導電脂粘附在通氣絕緣盆內側，雖經現場耐壓試驗，由于通氣絕緣盆內側電場強度分布復雜，耐壓容量無法與實際電網沖擊相比，此雜質并未通過試驗發覺，但在送電時暴露，導致通氣絕緣盆擊穿。

2）由于進線電纜電纜溝的深度不夠，客戶站在進行本體耐壓后，不得已拆除電纜筒氣室筒體A，以配合電纜終端安裝。通氣絕緣盆a短時間暴露于空氣，有可能灰塵在此期間飄入，污染整個大氣室。

也就是說，在做電纜耐壓試驗期間，試驗套管安裝于電纜終端上方電壓互感器（TV）位置，需要拆除聯絡GIS本體內部的導體，以防止電纜耐壓損壞GIS通氣絕緣盆，所以在經歷電纜耐壓試驗后，同樣需要開啟氣室安裝導體及TV，存在灰塵在此期間飄入，污染整個氣室的可能性，而且無法再實施耐壓試驗，再度進行驗證，因為TV安裝后已無位置安裝試驗套管。再說，GIS內部結構復雜，絕緣子與導體安裝緊密，巨大的氣室在無法進行耐壓復驗的狀況下，無法憑借肉眼觀察或內窺鏡檢查尋找細小灰塵的。

3）氣室內水分含量過高或氣體本身含有雜質，導致本次事故。本次安裝過程中，所有的氣瓶均經過現場微水測試且注入本體后經過專業檢測人員測試；氣瓶抽樣后送經華東電力試驗研究院檢測，保證了氣體的質量；事后廠方人員也將殘留物質（樣品編號為20120060）送至專檢機構（華東理工大學分析測試中心）進行SF6分解物色譜分析，2012年10月19日檢測報告為沒有可疑金屬氧化物存在，故本項可以基本排除造成本次事故的原因。

4 責任與反思

GIS結構上的缺陷，對于本次事故扮演著重要角色。對于今后購買或安裝GIS確實有借鑒意義：

1）氣室隔離的選擇，也就是通氣絕緣盆與密閉絕緣盆的選擇關系重大。GIS制造方往往為了加強價格上的競爭力，將GIS內部的連通氣室擴大，以減少生產成本的目的。本次事故中的設備除了母線和斷路器，制造方將其他所有電氣設備甚至電纜終端都放在一個超大氣室中。如果本次通氣絕緣盆a選擇密閉絕緣盆，將承擔大量工作量的電纜終端氣室進行有效分割，安裝完畢只需要對氣室A進行檢查，B、C、D氣室將保持本體耐壓前狀態，本次事故發生的風險系數或許會降低很多。

2）大多GIS制造商將耐壓套管的安裝位置置于TV安裝位置，直接導致了兩個主要問題：一是，出線側TV老練試驗是否要進行，實際上已經沒有意義了。因為，TV進行完老練試驗后還必須拆除，待電纜耐壓試驗完成后才可安裝，而安裝后沒有后續試驗手段證明TV是否安裝合格，因為無法再進行試驗了。二是，制造商往往會提出電纜耐壓過程中調頻范圍過大會損傷通氣絕緣盆為由，不允許電纜耐壓通過GIS本體進行，這就需要現場拆裝電纜終端支撐導體這一操作工序，而這一工序需要打開已完成的氣室進行，安裝完畢后對所涉及的筒體進行檢查和清擦，但無法通過試驗手段證實有無雜質混入。

5 結語

通過以上分析可知，GIS施工對現場環境要求極高，GIS結構上的缺陷，對于現場安裝往往是致命的，人為的控制手段只能將安裝風險降低，但無法真正杜絕。所以，通過分析與總結這起事故教訓，希望能對同行業者進行類似結構GIS采購及施工過程中對質量預控點的設置、監控有所幫助，避免再次發生同類事故。