一起真空泵油引起GIS故障的分析及處理措施

劉 亮 楊曉東 趙 平

（河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（簡(jiǎn)稱GIS）是由斷路器，接地開關(guān)，母線等元件直接聯(lián)在一起，并全部封閉在接地的外殼內(nèi)，殼內(nèi)充以一定壓力的SF6絕緣氣體作為滅弧介質(zhì)。

隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展，用戶對(duì)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求日益提高，作為供電主要電器設(shè)備的GIS，它的安全運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。因此如何避免GIS內(nèi)部的絕緣件及介質(zhì)的絕緣性能受到影響，將是GIS安裝、調(diào)試的重點(diǎn)工作。由于GIS設(shè)備本身的封閉性，其抽真空、充氣、氣體回收等過程中將大量使用氣體回收裝置及真空泵，因此正確使用氣體回收裝置及真空泵，避免真空泵油進(jìn)入GIS設(shè)備內(nèi)部，造成內(nèi)部絕緣性能下降將是GIS安全運(yùn)行的影響因素之一。

本文結(jié)合實(shí)際案例通過對(duì)故障原因的調(diào)查，說明真空泵油引起GIS故障的行之有效的分析方法，并分析真空泵油對(duì)GIS絕緣性能的影響，提出避免真空泵操作過程中影響設(shè)備安全運(yùn)行的管理控制措施。

1 故障描述及處理情況

某變電站220kVGIS為戶內(nèi)站，采用雙母線接線，于2006年安裝并投運(yùn)。2011年6月7日19時(shí)52分57秒電站=F8間隔2214兩套縱差動(dòng)作掉閘，B相故障，測(cè)距0.34kM。隨后從對(duì)側(cè)試送=F8間隔不成，故障錄波顯示=F8間隔三相（A、B、C）故障。

故障發(fā)生后，通過設(shè)備本身自帶觀察窗檢查，發(fā)現(xiàn)=F8間隔高位設(shè)備內(nèi)部有白色粉末，。對(duì)=F8間隔所有氣室SF6氣體成分檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，=F8間隔高位8GP4氣室成分超標(biāo)，氣室SO2含量分別為146.1ppm，H2S含量為107.6ppm，其他氣室成分無異常，確定故障發(fā)生在高位8GP4氣室。

故障位置查證后，拆除故障氣室設(shè)備，更換新開關(guān)設(shè)備等，并在充氣靜置48小時(shí)后，對(duì)=F8間隔進(jìn)行交接試驗(yàn)，在工頻耐壓試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行局放檢測(cè)，試驗(yàn)合格。

2 解體檢查情況

為分析故障發(fā)生的原因，對(duì)拆除的故障設(shè)備進(jìn)行全面的解體檢查。零部件解體后，檢查結(jié)果如下。

2.1 盆式絕緣子表面，包括通氣孔內(nèi)附著有黑色油狀物質(zhì)，電連接表面、主回路導(dǎo)體表面附著黑色油狀物質(zhì)，如下圖示。

2.2 隔離開關(guān)動(dòng)觸頭側(cè)盆式絕緣子沿面閃絡(luò)、表面碳化；動(dòng)觸頭根部、筒體法蘭處有明顯放痕跡。

2.3 檢查開關(guān)設(shè)備筒體內(nèi)壁，筒體內(nèi)部附著細(xì)毛狀物質(zhì)，如下圖示。

根據(jù)設(shè)備解體檢查情況，隔離開關(guān)動(dòng)觸頭側(cè)盆式絕緣子表面有明顯放電通道，相應(yīng)的動(dòng)觸頭根部及筒體法蘭處對(duì)應(yīng)位置有明顯放電點(diǎn)，因此確定本次故障發(fā)生在盆式絕緣子沿面，為絕緣件沿面擊穿故障。

3 成分檢測(cè)

通過對(duì)故障設(shè)備解體檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部除放電產(chǎn)生的常規(guī)分解物及表面燒損外，還發(fā)現(xiàn)零部件表面附著黑色油狀物質(zhì)，對(duì)設(shè)備內(nèi)部零部件表面附著物質(zhì)進(jìn)行取樣，利用分析設(shè)備“JSM-6510A掃描電鏡”、“EX-94300S4L1Q能譜儀”進(jìn)行成分化驗(yàn)并與真空泵油成分進(jìn)行對(duì)比。主要取樣點(diǎn)及樣品為盆式絕緣子及主導(dǎo)電回路表面黑色物質(zhì)、絕緣子表面閃絡(luò)面后物質(zhì)、筒體內(nèi)壁毛狀絮狀物。所取試樣分析結(jié)果及各元素含量成分如下。

3.1 真空泵油化驗(yàn)結(jié)果

3.2 盆式絕緣子及主導(dǎo)電回路表面黑色物質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果

3.3 絕緣子表面閃絡(luò)面后物質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果

3.4筒體內(nèi)壁毛狀絮狀物化驗(yàn)結(jié)果

3.5 各試樣化驗(yàn)結(jié)果整理如下表

所含元素及質(zhì)量比（%）碳C 氧O 氟F 鋁Al 硅Si 硫S 鉻Cr 鐵Fe 銅Cu 銀Ag真空泵油63.7636.24—— — — — — — — —樣品主導(dǎo)體表面黑色物質(zhì)59.0925.1410.591.582.750.85—— — — —閃絡(luò)盆子表面物質(zhì)72.954.442.940.45——19.21—— — — —筒體內(nèi)部毛狀物質(zhì)58.1615.0711.781.33——12.29—— —1.37——

成分分析檢驗(yàn)結(jié)果顯示，送檢試樣中含有大量的碳C元素及氧 O 元素，另含有少量的 F、Al、S、Si、Cu 等元素；真空泵油的主要成分碳C元素及氧O元素；送檢試樣與真空泵油成分接近，并結(jié)合設(shè)備內(nèi)部絕緣子及導(dǎo)體表面有粘性油狀物質(zhì)的情況，認(rèn)為導(dǎo)致設(shè)備絕緣下降的物質(zhì)為真空泵油。

4 原因分析及故障發(fā)生過程

通過對(duì)設(shè)備的解體檢查，發(fā)現(xiàn)根據(jù)零部件表面檢查情況，結(jié)合送檢物質(zhì)成分化驗(yàn)，確定設(shè)備內(nèi)部零部件表面附著大量的真空泵油，可以確定引起盆式絕緣子表面擊穿故障的主要原因?yàn)榱悴考砻娓街^多的真空泵油。

故障發(fā)生過程分析為：GIS設(shè)備真空處理過程中，真空泵設(shè)備供電中斷時(shí)，因氣室內(nèi)部已是真空狀態(tài)，真空處理設(shè)備沒電磁閥或電磁閥不起作用，真空泵油在壓差的作用下倒灌進(jìn)入GIS設(shè)備內(nèi)部；而又因壓差的作用和氣室的突然增大，真空泵油是呈霧狀、以氣體的形式倒灌入氣室的。真空泵油呈霧狀、以氣體的形式倒灌入氣室后，均勻的散布在內(nèi)部零部件表面，包括絕緣件（其中有盆式絕緣子）表面。均勻散布在零部件表面的真空泵油，造成盆式絕緣子絕緣能力下降，從而使其沿面擊穿短路。

5 防范措施分析

5.1 對(duì)發(fā)生故障的電站進(jìn)行氣體成分檢測(cè)及超聲波局放檢測(cè)，檢查設(shè)備內(nèi)部氣體雜質(zhì)含量是否有上升趨勢(shì)，內(nèi)部局放是否異常。

5.2 對(duì)于安裝電站或者檢修電站，應(yīng)加強(qiáng)安裝及檢修過程控制，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)抽真空操作流程：（1）安裝現(xiàn)場(chǎng)抽真空處理設(shè)備必須安裝有電磁閥，并在每次使用前確認(rèn)電磁閥功能正常；（2）加強(qiáng)抽真空過程電源管理，抽真空過程中保證電源可靠供電；（3）規(guī)范真空處理工藝，完善真空處理作業(yè)指導(dǎo)書；在安裝檢查卡中增加設(shè)備真空處理完成后，檢查設(shè)備充氣接頭是否有油漬的檢查項(xiàng)目，以確認(rèn)是否發(fā)生真空泵油倒灌。（4）抽真空時(shí)管路接頭處安裝過濾器。

[1]王斌．220kVGIS設(shè)備事故及原因分析[J].高電壓技術(shù).2002(11)