水電站離相封閉母線支撐絕緣子放電故障分析及處理

蔣 宜 杰， 王 賀

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610021)

水電站離相封閉母線支撐絕緣子放電故障分析及處理

蔣 宜 杰， 王 賀

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610021)

由于封母支撐絕緣子安裝工藝不到位，導致該密封墊過度擠壓，在運行過程中密封墊老化并最終在其絕緣薄弱處產生放電。運行過程中發生封閉母線支撐絕緣子放電，如母線電壓不發生波動，則絕緣子主絕緣無異常，封閉母線可以不用強迫停運，待時機成熟時處理破損的密封墊即可。

支撐絕緣子；間歇性放電；故障分析；措施

0 引 言

全連式離相封閉母線具有防塵效果好、磁屏蔽效果好、抗短路能力強、維護量小等諸多優勢，在大型水電站中的到了廣泛應用。對于高濕度的沿海地區，封閉母線絕緣下降導致機組跳機的事故時有發生，但在濕度較低的內陸地區，此類故障一般不易出現[1]。本文將對一起低濕度地區發生的封母絕緣子放電故障進行研究，探討故障處理方法，分析故障原因，為同類型電站處理此類問題提供借鑒。

1 故障現象及處理

1.1 故障現象

2017年3月9日，巡檢人員發現2#主變A相廊道上方疑似有放電聲，觀察主變廊道頂部離相封閉母線，未見明顯放電現象。關閉主變廊道投光燈后檢查發現， 2#主變低壓側A相離相封閉母線支撐絕緣子底蓋緊固螺栓有亮光并伴有間歇性放電聲，如圖1所示。據此判斷該處封閉母線支撐絕緣子存在故障。

1.2 故障處理

2#主變停電后，檢修人員對封閉母線放電部位支撐絕緣子進行了檢查，支撐絕緣子瓷瓶表面檢查無放電痕跡，但支撐絕緣子與底蓋法蘭緊固螺栓有明顯放電痕跡，進一步檢查發現支撐絕緣子底蓋緊固螺栓絕緣墊局部磨損嚴重，如圖2所示。

在故障絕緣子拆除前后、新絕緣子更換后分別對封母進行了絕緣電阻試驗，試驗項目如表1所示，試驗結果均滿足規程要求[2]。

圖1 封閉母線支撐絕緣子放電部位

圖2 絕緣子底蓋緊固螺栓密封墊磨損

試驗項目試驗標準絕緣電阻2500V檔位測試,絕緣電阻不小于50MΩ交流耐壓耐壓值68kV,加壓1min,無閃絡、放電聲

試驗結束后，申請主變送電，封閉母線得電后運行正常，放電聲消失。

2 故障分析

離相封閉母線支撐絕緣子放電故障原因可歸納為以下兩種：支撐絕緣子本體絕緣異常導致放電、支撐絕緣子附件絕緣劣化導致放電。

2.1 支撐絕緣子本體絕緣異常導致放電

支撐絕緣子本體絕緣異常分為表面絕緣臟污和內部局部絕緣缺陷兩種。經分析，如果支撐絕緣子本體絕緣異常，勢必導致封母對地發生間歇性放電，導致母線電壓發生波動，支撐絕緣子故障放電時封母電壓并如圖3所示，并未出現波動。

圖3 封閉母線支撐絕緣子放電時的母線電壓

由此可以推斷此次放電與支撐絕緣子本體故障無關。為進一步驗證該推論，需對故障絕緣子按表1進行高壓預防性試驗。由于故障支撐絕緣子表面覆蓋有一層灰塵，但在絕緣拆除過程中部分灰塵被擦去。為驗證絕緣子表面灰塵對放電的影響，在絕緣子表面用濕布擦拭并撒上一層灰塵，然后對支撐絕緣子進行絕緣電阻測試和交流耐壓試驗，試驗結果均滿足規程要求。由此證明支撐絕緣子本體絕緣良好，并排除支撐絕緣子表面臟污和內部絕緣缺陷導致放電。

2.2 支撐絕緣子附件絕緣劣化導致放電

封閉母線支撐絕緣子結構如圖4所示[3]。

由前邊介紹可知，放電部位位于5(底蓋)與6(蝶形墊圈)之間。根據支撐絕緣子結構做出絕緣子等效電路圖，如圖5所示。

由上圖可知，封閉母線正常運行時可等效為電容C1、C2、C3構成的電路圖，其中C1為彈力塊和絕緣子的等效電容，C2為底蓋緊固螺栓底墊的等效電容，C3為絕緣子與底蓋間膠圈的等效電容。當封閉母線在額定電壓下運行時，母線電壓一部分由電容C1承擔，另一部分由電容C2和C3的并聯回路承擔，其中C1分擔了大部分母線電壓。當8(底墊)破損時，C2上積攢的電荷將導致電容擊穿并產生火花放電，此后隨著封閉母線電壓變化，放電現象間歇性產生。

圖4 封閉母線支撐絕緣子結構圖

圖5 封閉母線支撐絕緣子等效電路圖

為驗證以上分析，在試驗室模擬了8(底墊)破損對支撐絕緣子放電的影響，試驗結果如表2所示：

表2 支撐絕緣子交流耐壓試驗結果

由表2可以得出，該起封閉母線支撐絕緣子放電故障是由于絕緣子底蓋緊固螺栓絕緣墊局部磨損嚴重所致。

3 結論及措施

3.1 結論

(1)由于封母支撐絕緣子安裝工藝不到位，導致該密封墊過度擠壓，在運行過程中密封墊老化并最終在其絕緣薄弱處產生放電。

(2)封閉母線支撐絕緣子底蓋緊固螺栓絕緣墊絕緣良好和完全取消絕緣墊都不會產生放電。

(3)運行過程中發生封閉母線支撐絕緣子放電，如母線電壓不發生波動，則絕緣子主絕緣無異常，封閉母線可以不用強迫停運，待時機成熟時處理破損的密封墊即可。

3.2 預控措施

為了避免此類支持絕緣子放電故障再次出現，可采取以下措施：

(1)對封閉母線密封墊進行排查，更換不合格密封墊。密封墊排查可采取以下方式：在封母運行時，可借助望遠鏡、紅外成像儀、紫外成像儀等查找故障點；在封母停電時，結合封閉母線交流耐壓試驗查找放電密封墊；通過肉眼觀察損壞明顯的密封墊[4]。

(2)在后續檢修中，嚴格按照說明書要求的螺栓緊固力矩來緊固螺栓，支撐絕緣子底蓋緊固螺栓緊固力矩為31.4～39.2N.m，這樣保證既能可靠固定絕緣子，又不會導致密封墊受損[3]。

(3)離相封閉母線支撐絕緣子底蓋緊固螺栓底部的密封墊起密封和緩沖作用，其一方面使封母內部與外部空氣隔離，同時可緩沖因螺栓緊固力過大導致支撐絕緣子內部結構損壞，經咨詢廠家該密封墊不能取消。因此為避免橡膠密封墊自然老化問題，應尋找耐擠壓且密封性能良好的密封材料作為該密封墊的替代品。

[1] 豆占良,張立功,宋柏陽. 電廠封閉母線絕緣下降的原因分析與處理措施[J]. 電力科學與工程,2016,(02):37-42.

[2] DL/T 596—1996，電力設備預防性試驗規程[S].北京：中華人民共和國電力工業部，1997.

[3] FB封閉母線安裝使用說明書[Z].阜新封閉母線有限責任公司.

[4] 尚亮.紫外成像在變電設備狀態檢修中的應用[J]．水電與新能源，2014( 11) : 5-6，12.

[TM622]；U224.2+7；U225.4+3；O461.2

B

1001-2184(2017)06-0107-03

2017-10-11

蔣宜杰(1985-)，男，甘肅蘭州人，華北電力大學電氣工程及其自動化專業，工程師，從事水電站電氣一次設備檢修、維護；

王 賀(1987-)，男，吉林四平人，東北電力大學電氣工程及其自動化專業，工程師，從事水電站電氣一次設備檢修、維護.

卓政昌)