一起220 kV GIS正母線故障原因分析

劉春青，王立勇，王立光，叢學飛（吉林松江河水力發電有限責任公司，吉林 撫松 134500）

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一起220 kV GIS正母線故障原因分析

劉春青，王立勇，王立光，叢學飛
（吉林松江河水力發電有限責任公司，吉林 撫松 134500）

〔摘 要〕介紹了某水電站電氣主接線概況和220 kV GIS正母線故障事件經過和原因分析，指出了其預留母聯間隔B相T接固定在制造設計上存在缺陷，并提出了處理方法及防范措施，確保了GIS設備的安全穩定運行。

〔關鍵詞〕GIS正母線；T接固定；金屬屑；放電

0 概況

某水電站220 kV雙母線并列運行，1，2號主變接正母線運行，3，4號主變接副母線運行。該電站220 kV高壓開關、隔離開關、母線等設備為SF6封閉式組合電器（GIS），2009年9月投產運行。

1 事件經過

2010-12-10T10：50，該電站220 kV母線差動保護動作，1，2號主變高壓側開關均故障跳閘。經檢查，1號主變B相故障電流值為2 202.0 A，2號主變B相故障電流值為813.0 A，保護動作時間為8.3 ms，故障切除時間為50 ms。

2 原因分析

經檢查，敞開式一次設備未發現明顯故障點，正母線絕緣測試正常，初步判斷故障點位于GIS內。對相關范圍內GIS各氣室SF6分解物進行測試，結果如表1所示。

表1 220 kV正母線GIS氣室分解物測試報告 μL/L

GB/T8905—2008《SF6電氣設備中氣體管理和檢測導則》中分解物質量指標：SOF2+SO2為12 μL/L，總分解物為50 μL/L。而220 kV正母線GM13氣室SOF2+SO2含量（64.7 μL/L）超過標準值，因此可以判斷，該氣室發生過高能電弧放電；但未檢出氫成分，說明放電不是由水分引起的。

如圖1所示，從GM13氣室打開后的情況看，本次故障為220 kV正母線預留母聯間隔B相T接處屏蔽罩對外殼放電，中間介質為SF6氣體，支撐絕緣子（圖1中圓孔背面為支撐絕緣子）無放電痕跡，確認放電通道由異物造成。

圖1 GM13氣室B相T接處對外殼放電

檢查發現故障氣室內有少許疑似鋁質的金屬屑（見圖2）。根據高電壓理論，金屬屑在封閉電場作用下會因感應電荷而帶電，并在電場力的作用下產生振動、懸浮、飄移，且沿電場方向排列。因故障部位是T形接頭，電場分布相對不均，屏蔽罩對地距離相對較短，故放電故障很可能是金屬屑在電場作用下不斷振動、飄移至該處造成的。金屬屑有可能是出廠時遺留在導管或觸頭內的。本次放電點有2處，分別位于T接兩側屏蔽罩端部，并以T接為中心對稱分布，但2點同時放電的概率很小，基本認定另一處為放電電弧漂移造成的。

圖2 疑似鋁質金屬屑及其尺寸

從內部檢查看，制造廠的產品結構設計存在缺陷，由于故障點T接處孔洞未設置屏蔽蓋封堵（見圖3），使該處電場分布不均，而此處容易累積雜物。這些雜物在電場作用下飄移出來造成雜物放電，最終導致此次故障的發生。

圖3 T形接頭設計缺陷

3 處理過程

（1） 對故障氣室內部進行全面清理、清潔。

（2） 拆除B相導體，對各T接接頭解體檢查，對導體及屏蔽罩放電受損部位進行打磨修復（見圖4）。復裝后，經測試故障部位T接各接觸電阻均合格。

（3） 與GIS設備廠家技術人員討論分析，組織運維人員加裝T形接頭屏蔽蓋，防止類似故障的再次發生。

圖4 故障部位修復

4 防范措施

（1） 定期開展GIS氣室超聲波局放普查、超高頻局放檢測工作。超聲波局放測試對振動信號十分靈敏，能夠發現設備內部松動或金屬顆粒缺陷；超高頻局放測試是通過超高頻傳感器對GIS內部放電產生的超高頻信號進行監測的。

（2） 加強GIS設備安裝過程監督管理，尤其是對設備組裝部分，要嚴把質量驗收關，從源頭上消除設備隱患。

（3） 加強設備檢修管理，落實責任制，提升檢修人員質量意識，確保檢修設備清掃、檢查全面。

5 結束語

該水電站220 kV GIS正母線故障原因較為特殊，容易被生產人員忽略，因此要提高生產人員的主體責任意識。此次設備故障事件也為其他GIS設備現場安裝、檢修管理敲響了警鐘。

劉春青（1981-），男，工程師，主要從事水電廠設備運行管理，email：chunqing0@126.com。

王立勇（1976-），男，高級工程師，主要從事水電站運行管理工作。

王立光（1983-），男，工程師，主要從事水電廠設備運行管理。

叢學飛（1982-），男，工程師，主要從事水電廠設備運行管理。

收稿日期：2015-10-06；修回日期：2015-11-26。

作者簡介：