李劍眉

新東北電氣集團(tuán)超高壓有限公司沈陽分公司

550kVGIS斷路器氣體絕緣破壞原因分析

李劍眉

新東北電氣集團(tuán)超高壓有限公司沈陽分公司

GIS設(shè)備主體結(jié)構(gòu)采用同軸圓柱體間隙，電場(chǎng)分布屬于稍不均勻電場(chǎng)，運(yùn)行可靠性高，故障率遠(yuǎn)低于敞開式開關(guān)站設(shè)備的平均水平，與常規(guī)電氣設(shè)備方案相比，外露帶電體少，對(duì)地閃絡(luò)的幾率僅為常規(guī)電氣設(shè)備方案的30%～50%。本文介紹500kVGIS斷路器現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的中間屏蔽罩和罐體之間的放電故障，通過檢測(cè)SF6氣體、檢查電極外觀、異物存在與否及主要配件損傷與否，并進(jìn)行分析、排除，最終確定絕緣破壞的原因，并制定出今后的預(yù)防措施。

550kV ；GIS斷路器；氣體絕緣；破壞原因

1、550 kV GIS斷路器氣體絕緣破壞原因分析

1.1 故障發(fā)生過程

對(duì)500kVGIS斷路器交流耐壓試驗(yàn)前先進(jìn)行老練試驗(yàn)，其老練和耐壓加壓程序?yàn)椋簭牧闵?52kV；持續(xù)10min后升至420kV；持續(xù)3min后再升至468kV，持續(xù)1min。在電壓升至352kV，時(shí)間8min時(shí)，斷路器內(nèi)部發(fā)生了放電故障。

1.2 絕緣破壞位置

絕緣破壞位置發(fā)生在斷路器中心屏蔽罩下部中間部位和與其最近的斷路器罐體(接地)之間具體絕緣破壞位置如圖1所示，絕緣破壞示意如圖2所示。

圖1 屏蔽罩的絕緣破壞位置

圖2 絕緣破壞示意

1.3 斷路器狀況

(1)出廠試驗(yàn)：出廠試驗(yàn)全部合格。

(2)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)：運(yùn)輸紀(jì)錄、沖擊記錄儀(3G以下)均良好。

(3)安裝：安裝對(duì)接，內(nèi)部檢查均良好。

(4)常規(guī)交接試驗(yàn)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部合格，斷路器全部操作次數(shù)68次。

(5)保護(hù)傳動(dòng)：斷路器又進(jìn)行了25次分合操作。

(6)交流耐壓試驗(yàn)：斷路器交流耐壓時(shí)中間屏蔽罩和罐體之間發(fā)生放電。

1.4 故障原因檢測(cè)及分析

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度：故障屏蔽罩最大電場(chǎng)強(qiáng)度為14.4kV/mm，在運(yùn)行電壓462kV下有很高的余度，不會(huì)誘發(fā)電場(chǎng)集中的屏蔽罩外觀，其表面狀態(tài)和組裝尺寸符合設(shè)計(jì)要求。因此，可以排除電場(chǎng)強(qiáng)度不足引起故障的可能性。

(2)SF6氣體質(zhì)量：SF6新氣安裝前進(jìn)行了10%抽檢試驗(yàn)，根據(jù)故障發(fā)生前后檢測(cè)氣體的結(jié)果，SF6氣體正常，可以排除SF6氣體引起故障的可能性。

(3)主要配件：a.合閘電阻/斷口間電容器：肉眼檢查合閘電阻和電容器，沒發(fā)現(xiàn)異物，故障之后測(cè)量的電阻和電容器的結(jié)果與最終現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果基本一致，可以排除合閘電阻和斷口間電容器引起故障的可能性；b.屏蔽罩：出廠絕緣試驗(yàn)無異常，故障發(fā)生后對(duì)屏蔽罩進(jìn)行了仔細(xì)的檢查，故障位置之外屏蔽罩的外觀良好，固定部位也良好，可以排除屏蔽罩本身引起故障的可能性；c.絕緣件：經(jīng)肉眼檢查沒發(fā)現(xiàn)氣泡、毛刺以及絕緣破壞的痕跡，可以排除絕緣件引起故障的可能性。

(4)罐體：除了絕緣破壞部位，其他部分狀態(tài)良好?？梢耘懦摅w引起故障的可能性。

(5)異物引起的絕緣破壞：a.內(nèi)部異物：檢查斷路器、驅(qū)動(dòng)部磨損情況，發(fā)現(xiàn)輕微磨損，雖然長(zhǎng)距離運(yùn)輸有可能產(chǎn)生異物，但是根據(jù)沖擊記錄儀的紀(jì)錄，都在3G以下，并且斷路器到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之后進(jìn)行的詳細(xì)內(nèi)部檢查沒有發(fā)現(xiàn)異物，可能是斷路器操作造成的異物；b.外部異物：現(xiàn)場(chǎng)檢查斷路器內(nèi)部時(shí)，有可能異物從外部進(jìn)入或者檢查人員造成的異物，隱藏在電場(chǎng)低的部位(罐體角落或屏蔽罩內(nèi)側(cè))，有可能此異物因斷路器操作以及氣體流動(dòng)浮游到故障部位引起絕緣破壞。

根據(jù)上述分析內(nèi)容可以得出以下結(jié)論：

(1)從絕緣破壞造成的外觀現(xiàn)象分析看，故障發(fā)生在氣體中，導(dǎo)電性異物從罐體底部或者屏蔽罩內(nèi)側(cè)浮游到屏蔽罩表面電場(chǎng)集中位置引起絕緣破壞的可能性很高；

(2)對(duì)導(dǎo)電性異物產(chǎn)生的各種可能性進(jìn)行的詳細(xì)分析表明，異物是從斷口的定位器磨損處及檢查人員對(duì)內(nèi)部檢查時(shí)從外部帶入的，異物隱藏在罐體角落，即電場(chǎng)比較低的部位或者屏蔽罩內(nèi)側(cè)，經(jīng)受斷路器操作沖擊或氣體流動(dòng)浮游到故障部位引起故障的可能性最高；

(3)現(xiàn)場(chǎng)工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，屏蔽罩內(nèi)的異物在電場(chǎng)的作用下游移引起絕緣破壞。因此，認(rèn)定故障是由導(dǎo)電性異物浮游到屏蔽罩表面造成的。

2、預(yù)防措施

2.1 斷路器在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行內(nèi)部檢查時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)制作全密封式防塵棚

施工現(xiàn)場(chǎng)不得有揚(yáng)塵，地面必須清潔，且地面鋪設(shè)地板革，然后用吸塵器將棚內(nèi)的浮灰、塵土清理干凈；使用微塵顆粒檢測(cè)儀對(duì)防塵室內(nèi)的空氣潔凈度進(jìn)行檢測(cè)，要求空氣中的微塵顆粒度不大于100萬個(gè)(采用微塵顆粒檢測(cè)儀)。

2.2 提高現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量

安裝質(zhì)量不良曾導(dǎo)致多起GIS設(shè)備內(nèi)部故障，例如北京草橋變、湖北光谷變GIS事故等。首先應(yīng)選擇管理水平高、安裝工藝優(yōu)良、安裝業(yè)績(jī)好的施工隊(duì)伍承擔(dān)安裝任務(wù)，其次監(jiān)理方應(yīng)做好安裝方案的審核，重點(diǎn)監(jiān)督安裝程序和安裝工藝的符合性，同時(shí)應(yīng)對(duì)安裝天氣記錄、施工記錄、各工序完成后的簽字驗(yàn)收記錄等進(jìn)行詳細(xì)檢查。

2.3 嚴(yán)把交接驗(yàn)收和交接試驗(yàn)關(guān)

交接驗(yàn)收和交接試驗(yàn)是設(shè)備投運(yùn)前的最后質(zhì)量把關(guān)環(huán)節(jié)，應(yīng)高度重視，嚴(yán)格按照GB50150《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的具體要求，進(jìn)行投運(yùn)前各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，保證設(shè)備的初始健康水平。

3 結(jié)語

典型GIS絕緣類故障分析結(jié)果表明，故障的主要原因是絕緣部件材質(zhì)不合格、制造質(zhì)量不良和安裝工藝控制不嚴(yán)。提高GIS設(shè)備運(yùn)行可靠性，降低絕緣故障風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)制造質(zhì)量監(jiān)督、提高現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量、嚴(yán)把交接驗(yàn)收和交接試驗(yàn)關(guān)、認(rèn)真做好設(shè)備運(yùn)行檢查與檢修維護(hù)、重視SF6氣體品質(zhì)監(jiān)督。

[1]王晶晶.SF6全封閉式組合電器分解產(chǎn)物診斷技術(shù)應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

[2]胡紅紅，鐘建靈，鄭亞君.運(yùn)行中SF6全封閉組合電器的故障檢測(cè)[J].中國(guó)電力，2010，43(12)：19-22.