110 kV組合電器局部放電異常原因分析

周開(kāi)峰，甄 利，梁 爽，崔 猛，馮紅衛(wèi)，張遠(yuǎn)超

(1.保定供電公司，河北 保定 071000；2.河北省電力公司，石家莊 050021)

1 缺陷情況

2011年10月19日，在對(duì)某220 kV變電站進(jìn)行超高頻局部放電帶電檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，110 kV組合電器101母聯(lián)間隔II母線(xiàn)倉(cāng)內(nèi)存在局部放電異常信號(hào)，通過(guò)兩點(diǎn)定位法進(jìn)一步測(cè)試，確定在101母聯(lián)間隔II母線(xiàn)倉(cāng)內(nèi)W相附近存在局部放電異常信號(hào)。在150間隔進(jìn)線(xiàn)套管至斷路器間分支母線(xiàn)處同樣存在局部放電異常信號(hào)，在分支母線(xiàn)附近7 m以?xún)?nèi)空間內(nèi)也能測(cè)到局部放電信號(hào)，判斷150間隔為外部懸浮放電。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

2.1 設(shè)備基本情況

故障設(shè)備系山東泰開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)有限公司ZF10-126組合電器，2007年6月生產(chǎn)，并于當(dāng)年11月投運(yùn)。2009年1月，發(fā)生110 kV Ⅰ母線(xiàn)145間隔與113間隔母線(xiàn)氣室漏氣缺陷。隨即解體更換密封膠墊后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，恢復(fù)正常。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)診斷復(fù)測(cè)

2011年11月15日邀請(qǐng)多名專(zhuān)家對(duì)101間隔、150間隔進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)診斷復(fù)測(cè)。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

測(cè)試單位名稱(chēng)超高頻檢測(cè)101150超聲波檢測(cè)101150氣體成分檢測(cè)101150XX公司--異常異常正常正常河北省電力科學(xué)研究院異常異常異常異常正常正常中國(guó)電力科學(xué)研究院----正常正常北京電力變電公司異常異常異常異常--北京興泰學(xué)成有限公司異常異常異常異常--

通過(guò)超聲波測(cè)試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔II母線(xiàn)倉(cāng)內(nèi)W相附近測(cè)出異常超聲信號(hào)，信號(hào)最大峰值為15 mV，100 Hz相關(guān)性較強(qiáng)(且強(qiáng)于50 Hz)；超聲信號(hào)最大值高于背景15倍以上，信號(hào)衰減性突出，2 m以上或相鄰氣室無(wú)任何異常信號(hào)。據(jù)此可判斷該位置內(nèi)部存在局部放電情況。通過(guò)超高頻測(cè)試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔II母線(xiàn)W相附近測(cè)到局部放電信號(hào)，符合內(nèi)部放電圖譜。氣體成分分析均未見(jiàn)異常。

綜合超聲波和超高頻測(cè)試結(jié)果分析，101母聯(lián)間隔II母線(xiàn)倉(cāng)內(nèi)存在局部放電情況，判斷缺陷類(lèi)型為支撐絕緣子上有異物或內(nèi)部存在裂紋引起的局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)大，導(dǎo)致間歇性放電。

綜合150間隔超聲波和超高頻測(cè)試結(jié)果分析，其內(nèi)部信號(hào)小于外部信號(hào)，外部信號(hào)最強(qiáng)處在150間隔空間附近，可判定為外部放電。放電信號(hào)幅值較大，若為內(nèi)部放電應(yīng)能檢測(cè)到超聲波信號(hào)。

2.3 缺陷監(jiān)測(cè)

2011年11月24日，對(duì)該站101、150間隔加裝了GIS重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組合電器內(nèi)部局部放電情況發(fā)展趨勢(shì)，等天氣條件允許時(shí)再進(jìn)行解體檢修。

2011年12月-2012年4月，GIS重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果顯示，150間隔局部放電信號(hào)呈減弱趨勢(shì)，至2月底時(shí)局部放電信號(hào)已基本為零。101母聯(lián)間隔II母線(xiàn)處局部放電信號(hào)始終存在，且呈增大趨勢(shì)，但增長(zhǎng)幅度較小。定于2012年4月中旬進(jìn)行解體檢查，查找故障點(diǎn)，分析原因，并進(jìn)行徹底處理。

3 原因分析及缺陷處理

鑒于150間隔局部放電信號(hào)減弱至零，確定的方案為對(duì)101間隔進(jìn)行解體檢查，恢復(fù)后從150間隔進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，觀(guān)察150間隔局部放電情況，可進(jìn)一步排除150間隔存在內(nèi)部局部放電情況。

2012年4月15日，將101母聯(lián)間隔及II母線(xiàn)停電進(jìn)行解體。首先外觀(guān)檢查101間隔II母線(xiàn)的9個(gè)支柱絕緣子及3個(gè)分支圓盤(pán)絕緣子的下表面未發(fā)現(xiàn)放電痕跡，也未發(fā)現(xiàn)有尖端毛刺、連接件松動(dòng)、屏蔽罩晃動(dòng)等現(xiàn)象；然后將母聯(lián)101間隔及其左右相鄰的II母線(xiàn)氣室內(nèi)的9個(gè)支柱絕緣子全部進(jìn)行更換，對(duì)其進(jìn)行耐壓、局部放電及X射線(xiàn)探傷試驗(yàn)。

X射線(xiàn)探傷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)101間隔內(nèi)W相支柱絕緣子有內(nèi)部裂紋，其它未見(jiàn)異常，見(jiàn)圖1。

圖1 支柱絕緣子X(jué)射線(xiàn)探傷試驗(yàn)示意

局部放電測(cè)試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)101間隔內(nèi)W相支柱絕緣子局部放電量竟達(dá)到10 515 pC(標(biāo)準(zhǔn)要求不大于3 pC)。其它支柱絕緣子局部放電量介于1～3 pC，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，局部放電曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2 缺陷支持絕緣子局部放電圖片

X射線(xiàn)探傷和局部放電試驗(yàn)表明，101間隔Ⅱ母線(xiàn)氣室的W相支柱絕緣子存在內(nèi)部裂紋缺陷。為檢驗(yàn)支柱絕緣子裂紋及局部放電是否為批次問(wèn)題，又將101間隔兩側(cè)共6只支柱絕緣子拆除后進(jìn)行試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)有裂紋及局部放電超標(biāo)情況，表明101間隔支柱絕緣子缺陷為個(gè)例。在對(duì)101間隔盆式絕緣子檢查無(wú)異常后恢復(fù)Ⅱ母線(xiàn)，并將150間隔作為耐壓通道。通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置觀(guān)察高壓試驗(yàn)時(shí)局部放電情況，101、150間隔未發(fā)現(xiàn)局部放電異常信號(hào)。

絕緣子內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，分析原因?yàn)橹圃爝^(guò)程中環(huán)氧樹(shù)脂與金屬部分收縮系數(shù)不同，質(zhì)量控制不良導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)空隙，進(jìn)而產(chǎn)生局部放電。局部放電會(huì)導(dǎo)致絕緣材料腐蝕，進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)形成樹(shù)枝狀造成放電。本次缺陷絕緣子處于放電初期，尚未造成內(nèi)部腐蝕，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終將引起內(nèi)部閃絡(luò)，造成母線(xiàn)全停的惡性設(shè)備事故。

4 建議

a. 在河北省南部電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，這是首次通過(guò)局部放電信號(hào)異常發(fā)現(xiàn)此類(lèi)設(shè)備缺陷，為組合電器超聲波、超高頻局部放電檢測(cè)提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。為此，應(yīng)定期開(kāi)展組合電器局部放電檢測(cè)工作，結(jié)合迎峰度夏及迎峰度冬工作要求，每年至少進(jìn)行一次局部放電帶電檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)組合電器內(nèi)部缺陷。

b. 國(guó)家電網(wǎng)公司《關(guān)于加強(qiáng)氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備全過(guò)程管理重點(diǎn)措施》中要求126 kV及以上GIS用盆式絕緣子應(yīng)逐只進(jìn)行工頻耐壓和局部放電試驗(yàn)。山東泰開(kāi)絕緣儀器公司規(guī)定盆子絕緣子、支柱絕緣子應(yīng)逐支進(jìn)行X射線(xiàn)探傷、局部放電試驗(yàn)、工頻耐壓。為此，建議入廠(chǎng)監(jiān)造時(shí)嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)，要求設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)絕緣子逐支進(jìn)行X射線(xiàn)探傷、局部放電試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)，并提供合格的試驗(yàn)報(bào)告。

c. 國(guó)家電網(wǎng)公司《關(guān)于加強(qiáng)氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備全過(guò)程管理重點(diǎn)措施》要求：為便于開(kāi)展運(yùn)行中GIS局部放電檢測(cè)工作，制造廠(chǎng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在GIS罐體內(nèi)預(yù)設(shè)電極。為此，建議新投運(yùn)組合電器出廠(chǎng)時(shí)預(yù)設(shè)局部放電電極，為組合電器局部放電檢測(cè)試驗(yàn)手段成熟以后的普及推廣作前期準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

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