一起500kVGIS母線壓變閃絡(luò)故障分析

張鵬飛

摘要：針對(duì)某站GIS母線PT發(fā)生的一起閃絡(luò)故障，通過(guò)PT返廠解體以及電氣試驗(yàn)分析得出，盆式絕緣子表面存在異物是導(dǎo)致本次故障的直接原因。PT解體后發(fā)現(xiàn)絕緣子表面未出現(xiàn)樹(shù)枝狀放電痕跡或被燒蝕出深槽，分析認(rèn)為是設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)致異物掉落附著于絕緣子表面，從而引發(fā)閃絡(luò)故障。為此，提出了加大同類(lèi)型PT的局部放電帶電檢測(cè)力度，尤其是水平絕緣盆子處的自由微粒缺陷檢測(cè)等的建議。

關(guān)鍵詞：GIS;母線PT;解體分析;閃絡(luò)

0 引言

目前GIS設(shè)備在變電站內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越普及，但現(xiàn)階段GIS設(shè)備的裝配工藝及材料質(zhì)量還存在一些問(wèn)題，在GIS設(shè)備投運(yùn)后會(huì)導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能下降，引起設(shè)備發(fā)生閃絡(luò)、放電等故障。

1 故障概況

2017-01-10，某站執(zhí)行網(wǎng)調(diào)停役操作。2017-01-10T23：32：44，5022開(kāi)關(guān)分閘;23：34：27，5023開(kāi)關(guān)分閘;2017-01-10T00：02：09，50222分閘;00：03：58，50221分閘;00：05：52，50231分閘;00：06：04，500 kVⅡ母線兩套母差保護(hù)（故障相：A相）均動(dòng)作出口跳開(kāi)Ⅱ母上5012、5042開(kāi)關(guān)。該站GIS設(shè)備投運(yùn)時(shí)間為2016年4月。工作人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)500 kVⅡ母線PT氣室外殼有放電痕跡，如圖1所示。

工作人員現(xiàn)場(chǎng)檢查氣室表計(jì)，Ⅱ母線PT氣室及母線氣室SF6壓力正常（0.55 MPa）。

工作人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)發(fā)生故障的PT氣室SF6氣體分解物進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果異常：SO2為131.8 μL/L，H2S為44.5 μL/L（兩者正常值皆不應(yīng)超過(guò)1 μL/L）。

2 返廠試驗(yàn)

2017-02-14，對(duì)發(fā)生故障的PT進(jìn)行了返廠試驗(yàn)分析，對(duì)PT的絕緣電阻、勵(lì)磁特性、準(zhǔn)確度及繞組直流電阻進(jìn)行了測(cè)量。

2.1? ? 絕緣電阻測(cè)量

工作人員在解體前對(duì)發(fā)生故障的PT進(jìn)行各繞組之間及對(duì)地的絕緣電阻測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，發(fā)生故障的PT繞組間及對(duì)地的絕緣電阻測(cè)量結(jié)果均大于1 000 MΩ，符合試驗(yàn)規(guī)程要求，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)異常。

2.2? ? 勵(lì)磁特性測(cè)量

工作人員在解體前對(duì)發(fā)生故障的PT進(jìn)行勵(lì)磁特性測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表2和圖2所示。

勵(lì)磁特性數(shù)據(jù)和出廠試驗(yàn)值相比未見(jiàn)明顯差別。

2.3? ? 準(zhǔn)確度測(cè)量

工作人員在解體前對(duì)發(fā)生故障的PT進(jìn)行準(zhǔn)確度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果符合試驗(yàn)規(guī)程要求。

2.4? ? 直流電阻測(cè)量

工作人員在解體前對(duì)發(fā)生故障的PT進(jìn)行繞組直流電阻測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表3所示。

繞組直流電阻值測(cè)量結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2.5? ? 解體情況

工作人員在廠內(nèi)對(duì)發(fā)生故障的PT進(jìn)行了解體分析。打開(kāi)二次端子盒發(fā)現(xiàn)部分二次出線端子存在電弧灼傷現(xiàn)象，這可能是內(nèi)部放電后導(dǎo)致外殼電位升高，部分與外殼連接的端子對(duì)其他處于低電位的端子放電造成的。

部分二次出線的護(hù)套和夾件接觸的地方也有放電擊穿的痕跡，如圖3所示。其固定屏蔽板的螺栓處有明顯的放電燒蝕痕跡。

在夾件與上底座固定螺栓處有明顯的放電燒蝕痕跡，如圖4所示，這可能是夾件表面涂刷一層絕緣涂料，與上底座接觸不良，在放電時(shí)夾件和上底座存在電位差，導(dǎo)致放電燒蝕。

在屏蔽板與上底座連接螺栓處及不同屏蔽板的接觸部分也發(fā)現(xiàn)了放電燒蝕痕跡，這可能是屏蔽板和上底座，以及不同屏蔽板之間未充分接觸，在發(fā)生故障時(shí)有較大電位差導(dǎo)致放電燒蝕造成的。

3 故障原因分析

根據(jù)上述故障現(xiàn)象及解體情況，分析引發(fā)該站500 kV II母線PT故障的原因如下：

3.1? ? 初步排除由諧振過(guò)電壓引發(fā)故障

由于發(fā)生故障前I母線和II母線并列運(yùn)行，II母線發(fā)生諧振時(shí)也會(huì)在I母線的電壓上反映出來(lái)，但I(xiàn)母線電壓一直正常，因而可以排除諧振過(guò)電壓引發(fā)的故障。

3.2? ? PT返廠試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)明顯問(wèn)題

將發(fā)生故障的PT返廠進(jìn)行絕緣電阻、勵(lì)磁特性、準(zhǔn)確度及繞組直流電阻試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明發(fā)生故障的PT內(nèi)部絕緣狀態(tài)良好，未發(fā)現(xiàn)明顯問(wèn)題。初步排除是內(nèi)部絕緣缺陷導(dǎo)致放電產(chǎn)物落到水平絕緣盆子上引發(fā)的放電。

3.3? ? 盆式絕緣子表面存在異物是導(dǎo)致本次故障的直接原因

閃絡(luò)沿盆式絕緣子表面發(fā)生，但絕緣子表面未出現(xiàn)樹(shù)枝狀放電痕跡或被燒蝕出深槽，因而并非由絕緣子自身缺陷引發(fā)，而是開(kāi)關(guān)多次動(dòng)作導(dǎo)致PT振動(dòng)，異物從上方掉落附著于絕緣子表面，導(dǎo)致電場(chǎng)畸變發(fā)生局部放電并引發(fā)閃絡(luò)，短路電流從絕緣子與一次繞組連接線間、法蘭與螺栓間流過(guò)，導(dǎo)致連接線被燒斷、法蘭被燒蝕，熔融物從螺栓處噴出，同時(shí)將PT內(nèi)部的繞組表面熏黑。

4 結(jié)論

（1）鑒于本次故障誘因在于異物掉落，而非PT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或設(shè)備質(zhì)量等問(wèn)題，因而I母線不需要再更換同型號(hào)PT。

（2）GIS設(shè)備驗(yàn)收階段需要提升對(duì)安裝單位的管理要求，督促安裝單位提高安裝工藝水平。

（3）工作人員應(yīng)加大對(duì)同類(lèi)型PT的局部放電帶電檢測(cè)力度，尤其是水平絕緣盆子處的自由微粒缺陷檢測(cè)。

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