220kV GIS故障原因分析與處理

孟莉莉 張圣中 王禎

摘要：GIS設備在變電站中的應用范圍很廣，與常規設備相比，GIS設備具有更明顯的優勢，不易受到外界環境因素的干擾，并且具有較高的運行穩定性。本文以變電站220kV GIS電壓互感器故障為例，進行了分析研究，并提出了預防措施，為電力工作者避免再次發生類似的預防措施提供參考。

關鍵字：變電站;220 kV;地理信息系統變壓器;失敗分析

電力系統的GIS是一種氣體絕緣開關設備，可以將變電站以外的所有基礎設備集成到一個優化設計中，然后集成度高，穩定性強，空間大，安裝周期相對較長。它很短，因此被廣泛使用。本文分析并描述了在特定220kV GIS變壓器運行期間由于電壓互感器故障而導致的母線保護跳閘。

1.缺陷描述

變電站的220kV母線采用GIS雙母雙段結構，Ⅱ型母線變壓器于2017年2月投入運行，5月3日發生母線差動保護跳閘，系統上標有電壓互感器。氣室中的SF6氣壓下降，系統發出警報并觀察到壓力傳感器。低壓警報閾值為0.45MPa。事故發生后，變電站工作人員使用紅外測溫技術對220kV GIS設備進行了檢查，發現罐底部的防爆裝置從II型母線變壓器的B相位置泄漏，SF6氣壓表數據為零壓力，但在該位置未檢測到氣體泄漏。通過確認防爆裝置在三相罐底部的外觀，可以看到B相防爆裝置的防爆片掉落，并且裝置顯示出非常明顯的運動。變壓器中的氣體完全泄漏，因此在氣室壓力為0時無法檢測到氣體分解產物，在其他氣室中檢測到SF6氣體的分解產物后也沒有發現明顯的異常現象。

之所以發生母線差動保護跳閘并結合故障區域的實際情況分析，主要是由于母線電壓互感器II的氣室短路引起的。分析背景故障消息的內容后，跳閘時間相對較短，如果氣壓警報時間早于1分鐘，則故障現象的發生順序基本上是已知的。變壓器箱中發生短路故障后，母線會觸發保護跳閘，然后由于短路故障，箱中的氣壓會立即升高。當防爆裝置設置為某個值時，爆破板會掉落，并且當所有氣體泄漏時，氣室中的壓力會恢復為零。考慮到匯流條電壓互感器的三相氣室相互連接并共用一個氣壓表，因此不能根據現場的缺陷現象準確地確定缺陷的具體位置，因此需要進行更深入的研究。

2.故障檢查

從故障檢查的角度，將變壓器送回工廠進行拆卸分析。在拆卸設備之前，技術人員檢查了外部，發現B相儲罐底部的爆破片掉落并顯示出白色的排放粉末。至少，其他兩相水箱的外觀并不罕見。通過對一次繞組進行相應的導通測試的結果，我們可以看到B相變壓器的高壓分支導體不能有效地與接線盒的一次線圈的端子N導通，其余2相是正常的。導通測試也在次級繞組上進行，所有三相均可正常進行。拆卸懸掛的蓋子，并全面檢查A和C相高壓引線，繞組線圈，分支絕緣子等。沒有發現明顯的放電痕跡，表明沒有異常。拆卸B相吊蓋后，高壓繞組屏蔽罩，低壓屏蔽和高壓繞組末端的接地引線端子上有清晰的放電痕跡，甚至高壓屏蔽罩也已經知道存在散列問題。

如果在線圈末端觀察導線的一側，您會發現接地銅線的絕緣層和接地端子板的導線被燒毀，或者某些區域的外部絕緣層已脫落，從而導致接地銅線燃燒和彎曲。在啟動和開裂的情況下，在初級線圈中沒有發現放電痕跡，在分支絕緣子中也沒有發現放電現象，通過檢查儲罐內部，僅儲罐表面略微發黑，也沒有任何放電痕跡。

3.失敗原因

在事故分析中，事故GIS變壓器為JDQX-220kV，采用SF6氣體絕緣設計，一次，二次繞組分別為高壓和低壓。在一次線圈中，結構設計采用塔狀分層結構，將線圈纏繞在圓柱骨架上，并選擇聚酯薄膜作為層間絕緣介質。次級繞組也纏繞在圓柱形骨架上，初級繞組形成在同一同軸的鐵心芯柱上（見圖1）。初級繞組采用所有主絕緣體，為避免安全事故，可以在檢測到壓力超過標準后及時對安裝在變壓器油箱底部的泄壓裝置進行減壓。

纏繞在圓柱形環氧樹脂骨架上的初級線圈的第一層是接地的銅皮，初級線圈末端的引線通過焊接固定在銅皮上，外部的是開始前的多層絕緣聚酯它纏繞著薄膜。塔式初級線圈的繞組。線圈纏繞后，應在圓周外安裝相應的均壓屏蔽罩。

對故障和設備故障排除狀態的綜合分析，以及變壓器的主要原因可能是由于B相變壓器繞組端接地線的焊接質量較差。如果烙鐵頭很小，則變壓器通電并運行，然后在故障位置放電。盡管放電電流非常弱，但在此過程中會產生一定量的熱量，從而形成聚酯薄膜。局部溫度繼續升高，超過材料的支撐極限后，包裹有接地銅表面的聚酯薄膜逐漸破裂并碳化。放電現象還加速了絕緣氣體的分解速度，產生了CO，H2S，SO2等氣體，絕緣氣體的減少持續降低了空間絕緣強度，并且由于放電的累積效應進一步擴大了絕緣缺陷。如果SF6絕緣氣體的絕緣性能下降，則最終會發生高壓故障并放電到地面，并且如果故障電流足夠大，則可能會燒毀接地引線[3]。

由于連續放電現象，SF6絕緣氣體被污染，并且由于氣體性能的變化而發生隨后的通過放電。在同一側，高壓均衡屏蔽對低壓屏蔽進行放電，并且當放電電流較大時，屏蔽會燃燒并且會形成孔，這會使低壓屏蔽變形。放電現象引起的短路電流可能會斷開支路與線圈頭之間的連接線，當發生此問題時，支路的高壓導體表現為高壓懸浮液，等于使低線圈的屏蔽放電相等的電壓。系統保護有效。在此過程中，由于放電而產生熱量，這導致變壓器內部的氣體加熱并膨脹，并且在短時間內壓力超過額定壓力的兩倍。為了確保設備的安全運行，防爆設備會釋放內部壓力。

4.故障防范

分析故障原因及其影響為了避免類似故障的再次發生，在變電站的運行和維護過程中應采取相應的預防措施。特別是，變電站運維人員應注意對電壓等級在110 kV以上的GIS變壓器進行相應的質量控制，如果在現場進行勵磁特性測試沒有困難，則應著眼于設備生產過程流程。為避免設備質量問題對電網安全可靠運行的影響，請在相應的控制和工廠測試中執行良好的操作。其次，必須注意變電站GIS設備的維護，并嚴格執行國家有關標準規定的最新維護周期。為了在測試過程中實現有效的事故預防，有必要提高絕緣電阻和直流電阻的測量精度，以便準確地確定變壓器的初級和次級繞組中是否存在短路或斷路。專注于GIS實時檢測。如果在母線或母線連接出口的間距處進行操作，則在輸電之后，必須執行相應的UHF局部放電或紅外溫度測量，超聲波局部放電以及變壓器的其他帶電檢測工作。有必要監視設備的運行。第四，記錄儀的信息應結合變壓器的三相電壓，開路三角形電壓等，確定設備的運行并定期進行分析，尤其是對母線的各種操作。具有實時檢測功能的各種任務，可分析電壓是否引起內部放電或發熱問題[4]。

5.結論

簡而言之，由于GIS設備的優勢，變電站在電力系統的運行中起著重要的作用，并被越來越多的變電站所使用，我想充分利用GIS設備的優勢。應保證穩定穩定的運行。技術人員必須分析變電站運行中的GIS設備故障，找出故障原因，并采取有效的處理和預防措施，以防止再次發生類似故障，以確保電力系統安全可靠地運行。

參考文獻：

[1]徐輝.110kV變電站電壓互感器常見故障與處理對策[J].中國新技術新產品，2018，（19）：30-31.

[2]張凱，王繼娟，彭鵬，郭光焰，馬振祺.某330kV變電站電壓互感器故障分析[J].電工技術，2018，（19）：92-93+95.

[3]韓晉思，劉衛明，張明明，楊朋威，王達.220kV變電站電容式電壓互感器故障分析[J].水電能源科學，2018，36，（08）：175-176，213.

[4]李佳，羅浪，陳洲，姚佶，孫銘聰.220kV GIS電壓互感器貫穿性接地故障分析及防范措施研究[J].湖北電力，2018，42（02）：10-13.