GIS中絕緣子放電事故的分析和處理

王紹輝 劉峰 路繼偉

（河南平芝高壓開關有限公司，河南平頂山 467000）

GIS中絕緣子放電事故的分析和處理

王紹輝 劉峰 路繼偉

（河南平芝高壓開關有限公司，河南平頂山 467000）

氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）因具有占地面積小、安全性能高、維護工作量小等優點，在電力系統中得到了廣泛應用。但是，一旦出現事故，停電影響范圍大，查找故障點和檢修都很困難。基于此，針對一次GIS放電故障進行分析和處理，為設計和運維人員面對類似問題提供解決思路。

絕緣子放電；GIS；事故

1 事故的發生和初步判斷

2013年8 月某日，廣東某運行中的126kV氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）突然發生主變間隔斷路器跳閘，運行人員查見錄波圖1：①A-B相先發生相間短路放電（標示為A）；②約3/4周波后，發展為包括C相的3相對地短路放電（標示為B）；③約1.5周波后C相事故消除（標示為C）；④再1/4周波后A、B相事故消除（標示為D）。檢查GIS主變間隔各氣室的SF6氣體壓力、濕度和分解物，發現線路隔離開關氣室SO2含量285μL/L（規程注意值3μL/L），確定該氣室發生短路放電，見附圖2。

圖1 錄波圖

圖2 GIS主變間隔氣室發生短路放電

2 解體調查

事故后不要進行分、合閘操作，SF6氣體回收到0.05MPa（方便存儲和運輸），讓部品保持放電故障時的原始狀態返回制造廠，最有利于調查放電原因。首先，一般產品都實施了嚴格的生產管理和規范的運行維護，但是表1的常規項目檢查仍然必不可少。其次，制造廠編寫拆解流程圖和對應的檢查項目表（力矩校核、尺寸檢查、異物收集等），供用戶確認后實施拆解。

表1常規項目檢查表

正如故障時的初步判斷結果一樣，本次放電起因的隔離開關A-B相絕緣子因擊穿而破裂，擴大為三相對地放電，并在三相絕緣子之間和殼體上均留下燒蝕痕跡。在拍照、尺寸復測、做標記和異物收集等完成后，將部品拆解為零部件并按標記順序擺放。

3 原因分析

絕緣子的沿面放電一般由各種附在表面的異物（金屬屑、灰塵、油脂等）引起［1］，而本次防電造成了絕緣子破裂，因此原因調查重點在絕緣子的內部缺陷方面。

絕緣子在使用中承受A-B相間電壓，并在開關分合閘時傳遞機構的扭轉力矩，內部電場擊穿和機械應力破壞都可能引起絕緣子的破裂。

3.1 電場強度調查

重新進行電場強度計算，計算結果如圖3所示，最大場強21.64kV/mm，滿足設計規范要求（小于28kV/mm）。

圖3 電場強度

3.2 機械強度調查

圖紙要求的扭曲破壞力矩＞3 000N·m，實際使用中的扭曲力矩約20N·m（＜1%），用2件同批次絕緣子進行了扭曲破壞試驗，證明有充分的機械設計裕度。

3.3 絕緣樹脂材料的調查

3.3.1 玻璃化轉化溫度（Tg）測定。破裂絕緣子的玻璃轉化溫度Tg值151.84℃（基準值：＞140℃），確定Tg值遠高于GIS溫升上限（115℃）。

3.3.2 填充材料比例的測定。使用破裂的絕緣子碎片，將環氧樹脂成分燒掉，測量了填充材料的含有率為62.128%（理論值：63.52%±3%），確定材料配比正確。

3.4 絕緣子破裂斷面的分析

對于放電而破裂的A-B相間絕緣件的放電痕跡進行了詳細調查，調查結果如下：①絕緣子和GIS制造中的檢查和試驗都符合標準要求，GIS運行初期的局放檢查也沒有發現異常，但是經過多年的運行和操作，B相電極產生了剝離而成為放電的起點；②B相電極放電起點部的微小裂紋為貝殼狀，推斷為運行電壓下產生了微小局部放電并持續電侵蝕的結果，從B相電極附近向A相電極方向緩慢進展，然后到達A相導致全路的絕緣破壞，樹脂的斷面可看出，以放射狀形態向外側延伸，造成了絕緣件的破壞；③電極和樹脂呈現出幾乎整體剝離的情況，推測電極表面的粘接強度不足，樹脂和電極的粘接工序為堿洗、涂抹粘接劑、硬化；④堿洗工序是去除表面粘接阻礙物的弱邊界層（氧化層和油脂等），對粘接力起主導作用，可以認為該堿洗處理液不充分是引發這次不合格現象即電極發生剝離的主要原因。

4 結論

因絕緣子制造不良而造成GIS放電的概率較低，在GIS設備中放電電弧侵蝕所破壞的范圍往往較大，需要仔細觀察、對比和分析，從放電燒蝕的許多痕跡中找到放電起點的蛛絲馬跡。目前，絕緣件制造廠和GIS制造廠所采用的檢查和試驗的儀器和方法，仍然有無法完全發現的制造缺陷，電場設計裕度、電極表面的粗糙度和潔凈度（決定了粘接強度）、樹脂材料的異物控制，以及GIS裝配過程的防塵控制，仍然是設計和制造中需要關注的重點。

［1］湯何美子.基于特高頻法的GIS局部放電典型缺陷類型放電特性的研究［D］.濟南：山東大學，2013.

Analysis and Treatment of Insulator Discharge Accident in GIS

Wang ShaohuiLiu FengLu Jiwei
（Henan Pingzhi High Voltage Switch Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

Gas insulated metal enclosed switchgear(GIS)has the advantages of small occupied area,high safety per?formance,small maintenance workload,it has been widely used in the power system.But once an accident occurs,the power cut scope,it is difficult to find the point of failure and repair.Based on this,the analysis and processing of a GIS discharge fault was analyzed and handled,to provide solutions for the design and operation and maintenance per?sonnel to solve similar issues.

insulator discharge；GIS；accident

TM711

A

1003-5168（2016）10-0154-02

2016-09-15

王紹輝（1976-），男，助理工程師，研究方向：高壓電氣。