某電廠500kV GIS盆式絕緣子閃絡(luò)故障處理及分析

郭守峰，侯立東

● （雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川成都 610051）

某電廠500kV GIS盆式絕緣子閃絡(luò)故障處理及分析

郭守峰，侯立東

● （雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川成都 610051）

介紹了某電廠500kV GIS盆式絕緣子表面閃絡(luò)導(dǎo)致GIS導(dǎo)體對(duì)外殼放電故障分析、處理過程，為防止類似事故的發(fā)生和處理提供借鑒。

故障點(diǎn)；盆式絕緣子；閃絡(luò)

0 概述

某電廠500kV開關(guān)站采用國(guó)內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的GIS組合式電氣設(shè)備，開關(guān)站主接線方式為常見的3/2接線，有4回進(jìn)線和2回出線[1-3]。500kV開關(guān)站進(jìn)入全電壓運(yùn)行25d后，發(fā)生500kV母線差動(dòng)保護(hù)、短引線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，引起 1條母線失壓[4]，后經(jīng)廠家人員拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)系500kV GIS盆式絕緣子絕緣閃絡(luò)所致。

1 故障點(diǎn)的查找及確認(rèn)

電廠500kV開關(guān)站主接線示意圖如圖1，500kV母線、短引線分別配置2套相同的保護(hù)裝置。故障時(shí)#2母差保護(hù)動(dòng)作、5032與5033開關(guān)間短引線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，引起500kV #2母失壓。檢查#2母第1套差動(dòng)保 護(hù)裝置顯示差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，最大差動(dòng)電流2.81A，動(dòng)作相別B相；第2套差動(dòng)保護(hù)裝置顯示A相差動(dòng)電流：0.004A，A相制動(dòng)電流：0.055A，B相差動(dòng)電流：2.761A，B相制動(dòng)電流：2.771A，C相差動(dòng)電流：0.008A，C相制動(dòng)電流：0.145A，故障相B相。檢查5032、5033開關(guān)間短引線第1套差動(dòng)保護(hù)裝置顯示A相差流：0.002A，B相差流：0.891A，C相差流：0.002A；第2套保護(hù)裝置顯示A相差流：0.002A，B相差流：0.723A，C相差流：0.001A。從保護(hù)裝置檢測(cè)的差流數(shù)值可以初步判斷故障點(diǎn)在#2母差動(dòng)保護(hù)裝置與5032、5033開關(guān)間短引線差動(dòng)保護(hù)裝置保護(hù)范圍交叉的B相區(qū)域，即在5033開關(guān)B相兩側(cè)。

初步確定故障點(diǎn)后，保持5033開關(guān)A、B、C三相分閘狀態(tài)，使用5000V兆歐表對(duì)500kV #2母B相測(cè)量絕緣，測(cè)得絕緣值為130GΩ，表明5033開關(guān)B相靠#2母?jìng)?cè)無(wú)故障。使用5000V兆歐表對(duì)5032、5033間B相導(dǎo)線測(cè)量，測(cè)得B相絕緣電阻僅為3.1MΩ，對(duì)A相測(cè)量，測(cè)得絕緣電阻值為200GΩ，可從測(cè)量數(shù)據(jù)確定出故障點(diǎn)在5033開關(guān)B相靠5032開關(guān)側(cè)。

圖1 500kV 開關(guān)站主接線示意圖

確認(rèn)故障點(diǎn)后，專業(yè)人員通過對(duì)5033開關(guān) B相靠5032開關(guān)側(cè)SF6氣室使用SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物檢測(cè)儀檢測(cè)氣體成分，測(cè)得其SOF2含量為110μL/L。SOF2是判斷氣室內(nèi)是否存在放電的重要指標(biāo)，SOF2是在放電時(shí)，SF6氣體與HO（或者O2）產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，有劇毒[1]。通常情況SF6氣體中SOF2含量很低，一般為0。通過SOOF2含量判斷出5033開關(guān)B相靠5032開關(guān)側(cè)故障時(shí)產(chǎn)生放電，如圖2曲線所標(biāo)區(qū)域。該區(qū)域位于上下兩個(gè)盆式絕緣之間，在此區(qū)域內(nèi)僅有3組CT、兩個(gè)盆式絕緣子和一根導(dǎo)體，如圖3 該區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于CT采用的是外置式，不可能發(fā)生放電現(xiàn)象，所以最大的可能是盆式絕緣子放電。

圖2 故障點(diǎn)SF6氣室

圖3 圖2中所標(biāo)區(qū)域內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 原因分析

借鑒220kV水南變220kV I母線氣室局部放電、110 kV港果II 線在果子山變電站側(cè)發(fā)生A、B、C三相短路故障[2]、某供電公司110kV GIS河?xùn)|變電站[3]、漫灣水電廠5500 kV GIS 5031開關(guān)A相接地故障[4]等國(guó)內(nèi)發(fā)生類似故障分析，發(fā)生內(nèi)部放電，主要原因如下：

1）設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等過程中引起質(zhì)量問題；

2）現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)環(huán)境清潔度差，使金屬微粒、粉末和其他雜物殘留在GGIS內(nèi)部；

3）現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)環(huán)境濕度高，導(dǎo)致絕緣件受潮，被腐蝕；

4）現(xiàn)場(chǎng)安裝的尺寸誤差大，使可動(dòng)元件與固定元件發(fā)生摩擦而產(chǎn)生的金屬粉末和殘屑遺留在零件的隱蔽地方，而沒有清理干凈；

5）在現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，不遵守工藝規(guī)程，存在零件錯(cuò)裝、漏裝等現(xiàn)象；金屬件有劃痕、凸凹不平之處而未處理；

6）與其他工程交叉進(jìn)行。例如土建工程、照明工程、通風(fēng)工程沒有結(jié)束，為了趕工期，強(qiáng)行進(jìn)行GIS設(shè)備的安裝，可能造成異物落入罐內(nèi)。

該電廠500kVGIS設(shè)備在出廠時(shí)進(jìn)行峰值耐受電流、短時(shí)耐受電流、1mmin工頻電壓、11.2/50μs雷電沖擊全波電壓、250/2500μs操作沖擊電壓、局部放電等試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后解體，分單元包裝運(yùn)輸?shù)焦さ兀诠さ亟M裝成 GIS系統(tǒng)，完成安裝后進(jìn)行相同試驗(yàn)，合格后，投入運(yùn)行。此次發(fā)生故障的部位共帶電運(yùn)行25d。經(jīng)廠家現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障點(diǎn)GISS罐體拆卸，取下了故障部件，發(fā)現(xiàn)靠5033開關(guān)側(cè)導(dǎo)體、觸頭、盆式絕緣子、GIS設(shè)備外殼均有閃絡(luò)痕跡，如圖44所示的導(dǎo)體及觸頭閃絡(luò)痕跡 圖5所示的盆式絕緣子閃絡(luò)痕跡以及圖6所示的GIS設(shè)備外殼閃絡(luò)痕跡。

圖4 導(dǎo)體及觸頭閃絡(luò)痕跡

圖5 盆式絕緣子閃絡(luò)痕跡

圖6 GIS 設(shè)備外殼閃絡(luò)痕跡

根據(jù)盆式絕緣子閃絡(luò)痕跡，可判斷此次閃絡(luò)是沿著盆式絕緣子表面逐步發(fā)展，其最終形成貫穿絕緣子表面的故障，現(xiàn)場(chǎng)拆解沒發(fā)現(xiàn)該絕緣子有裂紋，可排除產(chǎn)品質(zhì)量問題。在安裝環(huán)節(jié)中施工場(chǎng)所的濕度是時(shí)刻在測(cè)量，也可以排除絕緣子受潮的因素。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)安裝記錄及故障設(shè)備拆解，可初步判定該故障的原因可能是某種帶電顆粒，如毛發(fā)、毛刺或者是灰塵等在安裝過程中進(jìn)入，這些物質(zhì)在高壓電場(chǎng)中形成絕緣薄弱點(diǎn)，引起電場(chǎng)畸變，導(dǎo)致局部放電。局部放電更進(jìn)一步損傷絕緣性能，電弧灼傷面積沿著電場(chǎng)的方向，向電阻最小的方向發(fā)展，最終形成盆式絕緣子表面貫穿性放電，導(dǎo)致內(nèi)部導(dǎo)體直接對(duì)外殼放電，產(chǎn)生電弧，在觸頭上灼燒出一個(gè)直徑約10mm的洞、外殼上燒蝕出一個(gè)直徑約25mm，深約5mm的痕跡，由于電弧的巨大破壞作用，具體是哪一種物質(zhì)原因?qū)е碌墓收希褵o(wú)法查證。

3 結(jié)論及防范措施

通過以上分析后，確認(rèn)該故障的產(chǎn)生與現(xiàn)場(chǎng)的安裝質(zhì)量不良有關(guān)，為此結(jié)合電廠、廠家和施工方角度提出以下防范措施：

1）電廠方面應(yīng)盡快測(cè)量GIS每個(gè)SF6氣室在運(yùn)行電壓下的局部放電量，對(duì)局部放電量偏大的間隔，檢測(cè)氣室內(nèi)SSF6的分解產(chǎn)物，如發(fā)現(xiàn)SOF2偏大，應(yīng)盡快安排停電檢查。

2）電廠維護(hù)人員在GIS設(shè)備投產(chǎn)1年內(nèi)，利用紅外成像像測(cè)溫儀、SF6微水檢測(cè)設(shè)備、SF6分解產(chǎn)物檢測(cè)儀等儀器加強(qiáng)GIS設(shè)備的溫度、SF6微水、分解物測(cè)量，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)異常，分析原因，影響運(yùn)行及時(shí)停電檢查。

3）設(shè)備廠家方面，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)GIS安裝質(zhì)量把關(guān)。GISS廠家應(yīng)針對(duì)安裝的每一環(huán)節(jié)制定安裝質(zhì)量監(jiān)督控制措施，并全程參與現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)，與監(jiān)理單位人員一同監(jiān)督施工人員嚴(yán)格按照安裝工藝執(zhí)行，提高現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量。

4）廠家人員在設(shè)備安裝期，加強(qiáng)電廠維護(hù)人員有關(guān)技能能培訓(xùn)，提高設(shè)備異常辨別能力，便于設(shè)備移交后及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)異常。

5）施工方在施工前認(rèn)真組織人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝技能、注意事項(xiàng)等方面的培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后，方可參與安裝，從施工源頭杜絕危險(xiǎn)源。

參考考文獻(xiàn)：

[1]顏湘蓮,王承玉,楊韌,等.應(yīng)用 SF6氣體分解產(chǎn)物的高壓開關(guān)設(shè)備故障診斷[J].電網(wǎng)技術(shù),2011,35(12):118-123.

[2]黃金劍,韋魏,田樹軍.廣西電網(wǎng)GIS設(shè)備運(yùn)行缺陷分析[J].廣西電力,2012,35(3):64-67.

[3]孫茁,薛源,郭宏偉.126kV GIS設(shè)備典型故障分析與處理[J].高壓電器,2010,46(11):95-98.

[4]韓王羽,王占平,趙顯峰,等.漫灣電廠500 kV GIS設(shè)備故障分析檢查與修復(fù)[J].云南水力發(fā)電,2010,26(6):131-134.

Troubleshooting and Analysis on 500kV GIS Basin Insulator Flashover for A Power Plant

GUO Shou-feng,HOU Li-dong
(Yalong River hydropower Development Company,Lad.,Chengdu 610051,China)

This article introduces the process of power plant 500kV GIS tub of insulator surface flashover which can cause CIS conductor discharges to hull fault analysis and process of disposer.The results can provide references for preventing the similar accidents and handling.

failure point; basin insulator; flashover

TM50

A

郭守峰（1985-），男，四川成都人，助理工程師。主要從事水電廠運(yùn)行工作研究。