一起GIS設(shè)備懸浮放電事件分析及處理

劉劍清，黃杰

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

GIS設(shè)備是指全部或者部分采用絕緣氣體作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉式開關(guān)設(shè)備，由于其具有占地小、基本不受外界環(huán)境影響、維護(hù)工作量少、運行安全可靠等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于在電力系統(tǒng)。但由于GIS設(shè)備制造工藝不良、安裝調(diào)試不合理等因素導(dǎo)致GIS事故發(fā)生頻率近年來逐年升高，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行的影響越來越大。通過對本文的研究，希望在今后的基建施工及技改過程中，重視設(shè)備制造工藝及安裝質(zhì)量，從而避免此類異常事件的再次發(fā)生。

2 事件概況

巡視人員在某智能變電站巡視時，發(fā)現(xiàn)一條110kV GIS線路間隔內(nèi)線路電壓互感器氣室附近有間歇性異常聲響，檢查監(jiān)控后臺電壓信號正常，對異常線路電壓互感器氣室進(jìn)行橫向測溫對比，測溫結(jié)果無異常。

異常線路電壓互感器為單相結(jié)構(gòu)，接于A相，型號為JDQX2-126 DS，2019年5月出廠，投運時間2019年9月。為減少現(xiàn)場拼接、方便 GIS耐壓試驗，線路電壓互感器和主回路之間設(shè)置了免拆卸隔離斷口，如圖1所示。

圖1 異常線路電壓互感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3 現(xiàn)場檢測及初步檢查情況

檢修人員到達(dá)現(xiàn)場開展檢查，發(fā)現(xiàn)異常線路電壓互感器氣室異常聲響斷斷續(xù)續(xù)、時有時無，隨即對其進(jìn)行特高頻局放、超聲波局放和分解物帶電檢測。

經(jīng)檢測，在有異響時能檢測到明顯的局部放電信號，無異響時放電信號消失；SF6分解物檢測發(fā)現(xiàn)異常線路電壓互感器氣室SO2氣體濃度為4.8ppm，大于變電檢測管理中SF6分解產(chǎn)物SO2的注意值(1ppm)，如圖2所示。

圖2 異常線路電壓互感器氣室?guī)щ姍z測情況

根據(jù)上述檢測結(jié)果，判定異常線路電壓互感器氣室內(nèi)部存在放電，隨后將線路緊急拉停，六日后聯(lián)系廠家更換異常線路電壓互感器，并現(xiàn)場開蓋初檢。

現(xiàn)場對拆下的異常線路電壓互感器進(jìn)行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)觸頭盒蓋、免拆卸隔離斷口轉(zhuǎn)動絕緣桿、壓變線圈有分解物粉末，其中轉(zhuǎn)動絕緣桿和動觸頭座結(jié)合部位粉末集中，分解物厚度沿絕緣桿從內(nèi)向外逐步減少，動觸頭在分閘位置偏心嚴(yán)重，未見可見的絕緣擊穿痕跡，如圖3所示。初步可以判定壓變閘刀手動操作桿外側(cè)的絕緣桿存在局部放電。

圖3 異常線路電壓互感器現(xiàn)場開蓋檢查情況

4 返廠檢查及試驗情況

為查明異常原因，將該臺異常線路電壓互感器運回生產(chǎn)廠家開展廠內(nèi)檢查及試驗。

4.1 檢查情況

(1)將隔離斷口操作到合閘位，發(fā)現(xiàn)粉塵主要集中在轉(zhuǎn)動絕緣桿上半圓和動觸頭座結(jié)合部位，絕緣桿下半圓粉塵較少。對解體后粘有SF6分解物粉末的零部件擦拭干凈后，未發(fā)現(xiàn)可見的擊穿放電痕跡。對線圈上取下的粉末觀察未見金屬顆粒物。動觸頭在分合過程中有明顯卡滯現(xiàn)象。

(2)檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動絕緣桿兩端分別有一個帶方孔的金屬嵌件和操作機(jī)構(gòu)、動觸頭座的方軸套接(如圖4所示)，其中轉(zhuǎn)動絕緣桿和動觸頭座套接處活動間隙較大。

圖4 異常線路電壓互感器轉(zhuǎn)動絕緣桿兩端金屬嵌件和操作機(jī)構(gòu)方軸套接情況

(3)對拆解的零部件實測發(fā)現(xiàn)：絕緣桿和觸頭座連接側(cè)方孔數(shù)據(jù)超標(biāo)(如圖5所示)：①方孔短邊10.2mm，長邊10.7mm，均超出工藝要求的10～10.1mm范圍要求；②長邊一側(cè)有約0.5mm的臺階，其余邊均未發(fā)現(xiàn)臺階；③方孔未居中，左右偏差0.4mm。

圖5 異常線路電壓互感器絕緣桿和觸頭座連接側(cè)方孔情況

隨后對廠內(nèi)庫存的同批次28件轉(zhuǎn)動絕緣桿內(nèi)孔尺寸和同批次17件轉(zhuǎn)軸外方尺寸逐一進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)合格，測量值均在9.87mm～10.07mm之間。

4.2 試驗情況

為了模擬現(xiàn)場缺陷情況，將異常線路電壓互感器內(nèi)部絕緣件、觸頭、線圈等受SF6分解產(chǎn)物污染部分清理干凈后，用全套原裝零件復(fù)原產(chǎn)品后開展耐壓、局放等測試，未能重現(xiàn)異常現(xiàn)象，升壓至230kV后降至130kV左右和90kV左右測試局放值均小于5pC，具體實驗情況如表1、表2所示。

表1 異常線路電壓互感器復(fù)試結(jié)果匯總表

表2 異常線路電壓互感器勵磁特性測量數(shù)據(jù)

5 故障原因分析

(1)線路壓變在工廠內(nèi)裝配完成后運至安裝現(xiàn)場，施工過程中無拆裝工序，可以排除現(xiàn)場拆裝引起異物混入而引發(fā)缺陷的可能性。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控后臺電壓信號正常，可以排除線圈放電的可能性。

(2)根據(jù)其免拆卸隔離斷口設(shè)計原理，如觸頭座方軸和方孔間出現(xiàn)微小間隙，可通過觸頭彈簧自由行程自動調(diào)節(jié)觸頭壓縮量，動觸頭帶動方軸使之與方孔可靠接觸。而現(xiàn)場動觸頭安裝偏心，動觸頭和底座之間存在摩擦卡滯，摩擦力大于彈簧力，動觸頭縱向自由度喪失，導(dǎo)致自動調(diào)節(jié)功能失效。同時絕緣桿和觸頭座處方孔實際尺寸原大于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，增大了軸、孔間間隙。

綜上所述，由于使用了不符合要求的嵌件增大了軸、孔間隙，同時由于工廠內(nèi)裝配調(diào)整不到位，動觸頭和底座摩擦卡滯導(dǎo)致自動調(diào)節(jié)功能失效使軸、孔不能可靠接觸，最終造成線路電壓互感器內(nèi)部懸浮放電。

6 建議

為避免該類型異常不再出現(xiàn)，建議加強(qiáng)零部件質(zhì)量管控，要求設(shè)備廠家加強(qiáng)零部件抽檢，杜絕使用不符合要求的零部件；加強(qiáng)裝配工藝管控，確保隔離斷口等運動部件按工藝要求安裝，避免因安裝偏心引起卡滯、摩擦，失去原設(shè)計功能，甚至產(chǎn)生金屬碎屑引發(fā)設(shè)備故障；加強(qiáng)運行巡視，以提升巡視質(zhì)量為目的，以視頻抽檢為手段，切實提升巡視質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患及異常；加強(qiáng)帶電檢測，嚴(yán)格按巡檢周期要求開展GIS帶電檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時分析處理。