御道口550 kV HGIS斷路器絕緣故障原因研究

張雪巖 李永剛 閆利欽

（國網張家口供電公司，河北張家口075000）

0 引言

作為滅弧和開斷線路的裝置，高壓斷路器肩負著控制和保護雙重任務，其電氣動作也最為頻繁[1]。因此，高壓斷路器性能優劣、工作是否可靠是決定電力系統能否安全穩定運行的重要因素[2]。但由于受設計生產、運行工況等因素的影響，斷路器在系統中發生故障的概率較大[3-5]。本文對御道口550 kV HGIS斷路器絕緣故障原因進行了分析，可為相關人士提供案例參考，以期加強斷路器故障診斷，提前發現潛在故障。

1 事故發生現象和基本情況

御道口550 kV HGIS斷路器共3串6個間隔，故障位置如圖1所示，9月22日在送電過程中第4串CB41 B相氣室出現絕緣故障。

圖1 斷路器故障位置

該站現場安裝一次完成后，對設備按出廠耐壓值的90%進行了現場耐壓試驗，在線超聲波檢測局放，沒有發現異常。對變壓器進行沖擊帶電試驗，CB41兩側DS一直處于合閘狀態；第一次合CB41，大約10 min后斷開；相隔30 min第二次合CB41，16 s后母差保護動作，1M上所有斷路器跳閘，1M停電。

2 設備返廠解體檢查情況

將放電斷路器所在間隔返廠解體檢修，發現蓋板內部表面有黑色積炭粉塵，有明顯的放電痕跡，表面積炭嚴重，絕緣拉桿炸裂成兩段，拆出炸裂拉桿上段，拉桿從絕緣件與金屬件連接部位炸裂，金屬接頭表面熏黑，絕緣部分斷裂。局部炸裂情況如圖2所示，其中圖2（a）為炸斷后拉桿上段，1為拉桿接頭部位，端部與絕緣桿連接；2為拉桿金屬部位，朝向滅弧室側。

3 故障原因初步分析

從解體檢查情況初步確定本次絕緣故障為絕緣拉桿發生沿面放電，在熱效應影響下炸裂，繼而母差保護動作斷路器跳閘。接下來綜合考慮設備結構、裝配質量、絕緣拉桿制造過程等方面，分析絕緣拉桿沿面放電的原因。

圖2 拉桿炸斷及局部燒蝕圖

3.1 設備結構分析

御道口站550 kV HGIS設備于20世紀80年代引進日本三菱技術，之后增設粒子捕捉器、加大罐體直徑，優化了電場，增大了絕緣裕度。因此，可排除結構方面的原因。

3.2 設備裝配質量分析

如果裝配不當造成卡塞，斷路器分合閘過程中會使絕緣拉桿出現微裂紋，導致絕緣拉桿表面電場畸變。但從拆除的零部件分析：拉桿金屬部分整個圓面摩擦痕跡均勻，未發現局部壓痕，所以傳動部分不存在卡塞。從生產過程分析：斷路器在廠內及現場都完成了機械試驗，試驗數據合格。通過以上分析，可排除裝配問題。

3.3 絕緣拉桿制造過程分析

該絕緣拉桿結構為玻璃浸膠管型，生產過程為玻璃布層層纏繞，然后浸膠。應是絕緣拉桿在纏繞過程中出現問題，導致層間存在氣孔這一缺陷。絕緣拉桿浸膠后，從外表面無法發現此缺陷，如果缺陷在層間且靠近內表面，耐壓局放也可正常通過。但是當絕緣拉桿中有氣泡存在時，原來的電場分布會發生畸變，大大降低放電的擊穿電壓。

至此可推測故障發生過程：首先在內部氣泡中放生局部放電，產生大量的高能粒子，在強電場作用下加速碰撞形成電子崩，導致介質擊穿放電，當缺陷劣化至絕緣拉桿外表面時，發生劇烈的沿面放電。過程中釋放大量熱量，介質的溫度急劇上升，由于氣泡存在的位置不均使介質溫度分布不均勻，從而導致絕緣拉桿斷裂。

4 結語

絕緣拉桿作為斷路器內部的傳動件和絕緣件，位于內部高低電位之間，對其機械性能和絕緣性能要求極高，若其表面與層間存在氣孔，當設備帶電時，絕緣拉桿靠近滅弧室高電位區的氣孔發生局部放電，隨著局部放電的持續，缺陷劣化至絕緣拉桿外表面，最終導致絕緣拉桿沿面放電。

結合該次故障原因分析，建議設備檢驗及生產單位進一步改善設備制造工藝，避免由于絕緣材料中氣泡的干擾降低絕緣強度；另外加強對絕緣拉桿內部氣泡量的檢測，將該項作為檢測指標，設備的耐壓局放測試要注意多點測試，不可以點代面，以偏概全。