500kV GIS 隔離刀閘閃絡事件

摘 要：由于500kV GIS隔離刀閘絕緣拉桿局部存在質量缺陷，加上安裝過程中作業環境不達標，新投運后造成絕緣拉桿絕緣擊穿，從而導致500kV GIS多次發生對地閃絡的惡性停電事故。

關鍵詞：500kV GIS；閃絡；事件；措施

1 概述

福建某火電廠500kV電氣主接線（如圖1所示），采用3/2接線方式，共三串七臺開關。開關型式為新東北電氣有限公司采用ABB技術生產的500kV SF6氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS），產品型號ZF15-550，額定電流4000A，開斷電流63kA，動穩定電流峰值160kA，熱穩定值63kA。

圖1 電氣主接線圖

2 事故經過

2006年7月2日18時18分，#1機組并網發電，至次日凌晨1：00時許#1機組事故停機，發變組縱差保護動作，A相動作電流6900安。根據保護動作范圍，檢修人員到現場檢查，發現50122/50131刀閘A相氣室（50122與50131隔離刀閘共用一個氣室）SF6氣體的氣味異常，初步判定為該氣室發生對地短路。為進一步確定故障氣室，于16：37特邀調試所專業人員對該氣室進行SF6氣體成分分析，SO2采樣瓶通氣15秒，完全變色；HF采樣瓶通氣2秒，完全變色。以上結果基本確定了50122/50131刀閘A相氣室內發生閃絡，于當晚對50131隔離刀閘進行了解體檢查，結果發現其本身正常，但有受污染粉沫存在。接著對同一氣室的50122隔離刀閘進行解體，結果發現其絕緣拉桿完全燒黑，動觸頭屏蔽罩燒傷。詳情如下：

50122隔離刀閘A相絕緣拉桿完全燒黑，動觸頭屏蔽罩燒傷成一大洞，GIS外殼被弧光灼燒，其中有一處燒得較深，明顯是對地放電點。動觸頭基本完好，整個氣室因瞬時的高溫高壓，各導電體、外殼、屏蔽罩等被絕緣拉桿燒焦形成的碳粉充斥。

3 事故原因分析

針對該廠2006年連續發生兩起GIS隔離刀閘絕緣拉桿擊穿而導致的對地閃絡事故，通過事故錄波分析、SF6成分分析，經過廠家、中試院綜合分析基本確認事故原因為：該批次隔離刀閘絕緣拉桿個別存在質量缺陷，安裝階段作業環境整體不佳，特別是地處沿海，易受到帶有鹽分的水分、雜質侵蝕，加上現場由于工期較緊，在安裝工藝方面還存在清理不到位的情況，從而導致對地閃絡事件的發生。

經核實，新東北電氣有限公司采用ABB技術生產的500kV GIS，產品型號ZF15-550，其配套的隔離刀閘絕緣拉桿實際為ABB原料進口，廠家現場加工，受到國內設備及制造工藝的影響，對絕緣拉桿表面的處理相對國外而言，尚有一定差距。雖然經過出廠時的各項試驗合格，但由于受現場安裝條件及安裝工藝的綜合影響，使得業已存在的隱患最終暴露出來，從而導致事故的發生。

4 事故處理

事故發生后，為保證機組發電少受影響，檢修人員馬上著手對事故拉桿進行更換處理。

4.1 將故障氣室內SF6氣體回收，將該氣室所有設備全部拆下，進行現場清理。回收氣體使用德國原裝進口DILO-B120R21型SF6回收裝置。為保證故障氣體回收徹底，對氣室進行短時抽真空至負壓，然后即向氣室注入氮氣至零表壓。

4.2 對氣室進行解體，對受損的絕緣拉桿、盆式絕緣子，屏蔽罩、密封圈等進行全部更換，對所有相關部件如母線、母線內壁進行清理。需要強調的是，GIS的金屬元件表面和絕緣件的表面都要進行詳細的檢查。首先檢查表面應沒有劃痕、凹凸不平或灰塵。如果需要進行處理，必須用吸塵器吸掉清理時產生的粉末，并用清潔的綢布或無毛紙蘸無水酒精擦干凈。SF6氣體及絕緣件對電場強度、環境的干燥程度和清潔程度的要求都很嚴格，不僅臟東西對其有害，而且潮氣、手汗也會影響其性能，因此在打開氣室時要嚴加注意。在進行更換零件操作過程中要注意灰塵和空氣的混合物會在元件的表面形成有頑固粘膜的沉積物。

4.3 按GIS設備安裝工藝標準進行組裝，完畢后進行抽真空處理。抽真空前，為防止相鄰氣室之間的壓差過大而導致盆式絕緣子損壞，必須先將該故障氣室前后相鄰氣室的氣壓由原來的0.4Mpa降至0.2Mpa，故必須首先對相鄰氣室氣體進行回收。抽真空約12小時后，故障相氣室真空度達到小于40Pa且停泵后可維持2小時以上，認為氣室抽真空結束。對氣室進行充氣至額定壓力0.4Mpa。

4.4 氣室的密封性試驗及微水量檢測。氣室的密封性試驗：氣室的密封性試驗采用包扎法定性檢測，用薄膜將氣室各個密封面包扎起來，靜置12小時后對其進行檢測。用靈敏度不低于10～2毫升/秒的氣體定性檢漏儀沿著外殼焊縫、接頭結合面、法蘭密封、轉動密封、滑動密封、表計接口等部位，用不大于2.5mm/s的速度緩慢移動，檢漏儀無反應，則認為密封性能良好SF6氣體水分含量測定：如果SF6氣體內含有大量水分，溫度低時會在絕緣件表面凝結成水，使絕緣電阻降低。所以必須將各氣室內SF6氣體水分含量控制在規定的范圍內。SF6氣體水分測量必須在充氣至額定氣體壓力24h后進行，測量時環境相對濕度一般不應大于85%。使用微水儀進行，要求含水量控制在150ppm以下認為合格。

4.5 根據試驗標準對隔離刀閘進行機械特性試驗，回路電阻測量，及交流耐壓試驗，試驗電壓相對地590kV。

4.6 #1機重新開機后，對其進行零起升壓。

5 后續措施及反事故建議

5.1 鑒于設備投運一年未到接連發生兩起GIS對地閃絡的惡性事件（2006年4月15日也發生過另一起類似事件），通過專題會議，為確保萬無一失，決定利用機組大修機會，將全站17把隔離刀閘共計51根絕緣拉桿全部進行更換處理，全部更換為ABB原裝進口AXICOM產品。要求嚴格按照GIS檢修工藝標準執行，特別是確保現場作業環境的安全，嚴防雜質、水分的侵蝕。絕緣拉桿的出廠試驗要求廠家嚴格按相關標準進行，包括絕緣拉桿交流耐壓、局部放電試驗及雷電沖擊試驗，火電廠派專業技術人員全程見證了試驗過程。該火電廠500kV GIS 17把絕緣拉桿經更換后，通過近幾年的運行，情況相當穩定，再未發生類似的對地閃絡事件。

5.2 GIS設備在運行中發生故障的主要原因分析：一是現場安裝時環境清潔度差，使金屬微粒、粉末和其他雜物殘留在GIS內部；二是現場安裝時環境濕度高，導致絕緣件受潮，被腐蝕；三是現場安裝的尺寸誤差大，使可動元件與固定元件發生摩擦而產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；四是在現場安裝過程中，有零件錯裝、漏裝等現象；五是由于安裝人員不遵守工藝規程使得金屬件有劃痕、凸凹不平之處而未處理。如在安裝過程中發生上述缺陷，在GIS投入運行后，都將可能造成內部閃絡、絕緣擊穿、內部接地短路和導體過熱等故障。

5.3 GIS設備的安裝，應嚴格按照安裝工藝規程執行并做好驗收簽證。GIS設備安裝工藝不良，清潔工作沒做好，都會造成事故。施工現場保持清潔的工作環境，是保證GIS設備安裝質量的關鍵。若在GIS內部有金屬微粒存在，導體有劃痕、凸凹不平之處，屏蔽罩安裝不正確，這些都將破壞GIS內部的電場結構的性能，破壞電場的均勻性，使得電場發生畸變，在過電壓作用下使絕緣擊穿。

5.4 加強新投運GIS設備的巡檢、點檢工作。結合GIS設備最容易發生故障的時間，是運行的第一年這個特點，因此新投運的GIS設備運行人員在設備剛開始運行時要加強管理，加強巡視檢查工作和點檢維護工作，確保及時消除缺陷，排除安全隱患，從而達到減少事件發生的目的。

5.5 強化SF6氣體的抽檢及復檢工作。新的SF6氣體運到電廠后，必須進行抽樣檢查。氣體存放的時間超過6個月以上者，應對SF6氣體進行復檢。

5.6 加強SF6氣體水分的檢測工作。GIS設備在運行時，SF6氣體的水分含量應符合國家標準的規定，并按周期開展檢測，含水量超過規定，應及時用SF6氣體處理車對SF6氣體進行干燥、過濾，對含水量較高的氣室抽真空，并用干燥的氮氣進行置換工藝。

作者簡介：黃炳華（1973，1-），男，漢族，福建順昌縣人，本科學歷，電力工程師，單位：福建華電技術經濟中心，研究方向：電氣一次。