110kVGIS避雷器故障實例分析

龔源 李佳其 高立超 王曉飛

國網甘肅省電力公司電力科學研究院

110kVGIS避雷器故障實例分析

龔源 李佳其 高立超 王曉飛

國網甘肅省電力公司電力科學研究院

介紹某變電站110kV GIS一間隔避雷器發生跳閘故障，進過現場拆卸檢測及返廠解體全面檢查，對故障進行分析定性，并針對故障原因提出建議。

GIS 解體檢查 盆式絕緣子 裂紋

1 引言

某330kV變電站110kV GIS發生放電故障。經現場檢查，初步確定故障氣室為21間隔出線分支氣室。進一步開蓋檢查確認故障位置為21間隔線避雷器上方十字罐位置。21間隔GIS設備結構圖及發生故障位置如圖1所示：

圖1 GIS設備結構圖及發生故障位置

2 解體檢查及試驗情況

2.1 解體檢查情況

現場進行初步拆解檢查，避雷器盆式絕緣子（分支氣室側）表面大面積受熱變黑，沿面自B相嵌件附近至盆式絕緣子邊沿有長約200mm裂紋?；厥諝怏w時，發現避雷器氣室與分支氣室已貫通。避雷器盆式絕緣子自邊緣開始至B相嵌件附近（未到達嵌件）有貫通性裂紋。如圖2所示。

出線隔離開關內部附著少量放電后電弧燒蝕產生白色粉末，內部導體觸頭、絕緣拉桿等元件無其它異常，三通殼體內部B相導體座內有一處螺釘有輕微局放燒蝕痕跡，該位置其它部位未見燒蝕痕跡，應為該位置落入異物粉塵所致。

圖2 盆式絕緣子支氣管側及避雷器側裂紋

2.2 故障部件試驗情況

（1）廠內解體完畢后，對本次故障氣室內部相關零部件分別進行試驗，試驗項目及試驗結果如下表1所示，其中耐壓試驗及局部放電試驗將絕緣子放置于SF6氣體壓力0.3MPa密閉氣室中，升高電壓至275kV持續1min，后降至174kV，檢測到放電量為1.0pc。

（2）對灼燒產生的粉末進行成分分析試驗，能譜成份分析顯示結果如下表1所示。

表1 放電遺留粉末成份分析數據

3 原因分析

3.1 引起故障的原因分析

根據設備解體情況綜合分析：

（1）放電氣室內部有大量的放電分解物附著，避雷器盆式絕緣子上側沿面大面積受熱變色，距離避雷器盆式絕緣子約400mm的隔離開關靜側盆式絕緣子表面有電弧燒熔的鋁液噴濺。上述現象說明在本次故障發生前已有局部放電現象。

（2）經檢查避雷器盆式絕緣子從B相嵌件附近至邊沿有一長約200mm貫穿性裂紋，現場故障后回收氣體時已發現避雷器氣室與分支氣室貫通。盆式絕緣子沿面裂紋，會導致沿面場強變化，容易發生局部放電。

3.2 盆式絕緣子裂紋原因分析

根據故障部件試驗情況分析：

（1）導體尺寸檢查，該盆式絕緣子位于避雷器上側，其上裝配導體與分支導體為插接結構，預留5mm～8mm間隙。返廠后對導體進行尺寸檢查，尺寸符合圖紙要求，排除導體過長導致的盆子開裂的可能性。

（2）在現場安裝環節中，由于避雷器需要在現場耐壓試驗完成前后拆除和安裝，在外力作用下產生裂紋盆式絕緣子在突然的撞擊等外力作用下可能產生裂紋。另一方面，常見的盆式絕緣子裂紋都是在裝配應力、溫度應力等持續作用下逐步產生和發展的。檢查盆式絕緣子的裂紋狀態，可見盆式絕緣子裂紋盆式絕緣子邊沿至嵌件附近發展。

若出現上述不規范裝配情況，則存在一定可能避雷器在回裝過程中因觸頭不能準確插入或插入不正，從而導致避雷器盆式絕緣子受到異常外力或對接緊固時使得盆式絕緣子受力不均，出現裂紋。

3.3 綜合分析結論

根據上述分析，避雷器盆式絕緣子在外力作用下產生裂紋的可能性極大?，F場耐壓試驗完成后的避雷器回裝作業過程中由于現場操作不當致使盆式絕緣子產生裂紋，隨著運行時間增長，在溫度應力及裝配應力等作用下，裂紋逐步發展，直至發生絕緣故障。

4 改進措施

建議從設計上改進避雷器的安裝方法，在現場耐壓試驗時通過三通殼體頂蓋板拆除屏蔽、導電桿，將避雷器與主回路斷開。耐壓試驗完成后，通過三通殼體頂蓋板回裝避雷器連接導體。避免了耐壓試驗前后避雷器的拆除與回裝工作，同時規避了避雷器回裝不規范作業帶來的裝配質量問題，回裝方法見下圖2所示。

圖2 避雷器導體回裝示意圖

[1]邱毓昌.GIS裝置及其絕緣技術[M].北京:水利電力出版社,1994

[2]陳振生.氣體絕緣金屬封閉開關設備的狀態維護技術[J].電力設備,2005,6(9):40-43

[3]陳振生．氣體絕緣金屬封閉開關設備的狀態維護技術[J].電力設備,2005,6(9):40-43

龔源（1984-），碩士，工程師，單位名稱：國網甘肅省電力公司電力科學研究院，從事高電壓技術及帶電檢測專業。