110kVGIS避雷器故障實(shí)例分析

龔源 李佳其 高立超 王曉飛

國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院

110kVGIS避雷器故障實(shí)例分析

龔源 李佳其 高立超 王曉飛

國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院

介紹某變電站110kV GIS一間隔避雷器發(fā)生跳閘故障，進(jìn)過現(xiàn)場拆卸檢測及返廠解體全面檢查，對(duì)故障進(jìn)行分析定性，并針對(duì)故障原因提出建議。

GIS 解體檢查 盆式絕緣子 裂紋

1 引言

某330kV變電站110kV GIS發(fā)生放電故障。經(jīng)現(xiàn)場檢查，初步確定故障氣室為21間隔出線分支氣室。進(jìn)一步開蓋檢查確認(rèn)故障位置為21間隔線避雷器上方十字罐位置。21間隔GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)圖及發(fā)生故障位置如圖1所示：

圖1 GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)圖及發(fā)生故障位置

2 解體檢查及試驗(yàn)情況

2.1 解體檢查情況

現(xiàn)場進(jìn)行初步拆解檢查，避雷器盆式絕緣子（分支氣室側(cè)）表面大面積受熱變黑，沿面自B相嵌件附近至盆式絕緣子邊沿有長約200mm裂紋。回收氣體時(shí)，發(fā)現(xiàn)避雷器氣室與分支氣室已貫通。避雷器盆式絕緣子自邊緣開始至B相嵌件附近（未到達(dá)嵌件）有貫通性裂紋。如圖2所示。

出線隔離開關(guān)內(nèi)部附著少量放電后電弧燒蝕產(chǎn)生白色粉末，內(nèi)部導(dǎo)體觸頭、絕緣拉桿等元件無其它異常，三通殼體內(nèi)部B相導(dǎo)體座內(nèi)有一處螺釘有輕微局放燒蝕痕跡，該位置其它部位未見燒蝕痕跡，應(yīng)為該位置落入異物粉塵所致。

圖2 盆式絕緣子支氣管側(cè)及避雷器側(cè)裂紋

2.2 故障部件試驗(yàn)情況

（1）廠內(nèi)解體完畢后，對(duì)本次故障氣室內(nèi)部相關(guān)零部件分別進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果如下表1所示，其中耐壓試驗(yàn)及局部放電試驗(yàn)將絕緣子放置于SF6氣體壓力0.3MPa密閉氣室中，升高電壓至275kV持續(xù)1min，后降至174kV，檢測到放電量為1.0pc。

（2）對(duì)灼燒產(chǎn)生的粉末進(jìn)行成分分析試驗(yàn)，能譜成份分析顯示結(jié)果如下表1所示。

表1 放電遺留粉末成份分析數(shù)據(jù)

3 原因分析

3.1 引起故障的原因分析

根據(jù)設(shè)備解體情況綜合分析：

（1）放電氣室內(nèi)部有大量的放電分解物附著，避雷器盆式絕緣子上側(cè)沿面大面積受熱變色，距離避雷器盆式絕緣子約400mm的隔離開關(guān)靜側(cè)盆式絕緣子表面有電弧燒熔的鋁液噴濺。上述現(xiàn)象說明在本次故障發(fā)生前已有局部放電現(xiàn)象。

（2）經(jīng)檢查避雷器盆式絕緣子從B相嵌件附近至邊沿有一長約200mm貫穿性裂紋，現(xiàn)場故障后回收氣體時(shí)已發(fā)現(xiàn)避雷器氣室與分支氣室貫通。盆式絕緣子沿面裂紋，會(huì)導(dǎo)致沿面場強(qiáng)變化，容易發(fā)生局部放電。

3.2 盆式絕緣子裂紋原因分析

根據(jù)故障部件試驗(yàn)情況分析：

（1）導(dǎo)體尺寸檢查，該盆式絕緣子位于避雷器上側(cè)，其上裝配導(dǎo)體與分支導(dǎo)體為插接結(jié)構(gòu)，預(yù)留5mm～8mm間隙。返廠后對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行尺寸檢查，尺寸符合圖紙要求，排除導(dǎo)體過長導(dǎo)致的盆子開裂的可能性。

（2）在現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)中，由于避雷器需要在現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)完成前后拆除和安裝，在外力作用下產(chǎn)生裂紋盆式絕緣子在突然的撞擊等外力作用下可能產(chǎn)生裂紋。另一方面，常見的盆式絕緣子裂紋都是在裝配應(yīng)力、溫度應(yīng)力等持續(xù)作用下逐步產(chǎn)生和發(fā)展的。檢查盆式絕緣子的裂紋狀態(tài)，可見盆式絕緣子裂紋盆式絕緣子邊沿至嵌件附近發(fā)展。

若出現(xiàn)上述不規(guī)范裝配情況，則存在一定可能避雷器在回裝過程中因觸頭不能準(zhǔn)確插入或插入不正，從而導(dǎo)致避雷器盆式絕緣子受到異常外力或?qū)泳o固時(shí)使得盆式絕緣子受力不均，出現(xiàn)裂紋。

3.3 綜合分析結(jié)論

根據(jù)上述分析，避雷器盆式絕緣子在外力作用下產(chǎn)生裂紋的可能性極大。現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)完成后的避雷器回裝作業(yè)過程中由于現(xiàn)場操作不當(dāng)致使盆式絕緣子產(chǎn)生裂紋，隨著運(yùn)行時(shí)間增長，在溫度應(yīng)力及裝配應(yīng)力等作用下，裂紋逐步發(fā)展，直至發(fā)生絕緣故障。

4 改進(jìn)措施

建議從設(shè)計(jì)上改進(jìn)避雷器的安裝方法，在現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)時(shí)通過三通殼體頂蓋板拆除屏蔽、導(dǎo)電桿，將避雷器與主回路斷開。耐壓試驗(yàn)完成后，通過三通殼體頂蓋板回裝避雷器連接導(dǎo)體。避免了耐壓試驗(yàn)前后避雷器的拆除與回裝工作，同時(shí)規(guī)避了避雷器回裝不規(guī)范作業(yè)帶來的裝配質(zhì)量問題，回裝方法見下圖2所示。

圖2 避雷器導(dǎo)體回裝示意圖

[1]邱毓昌.GIS裝置及其絕緣技術(shù)[M].北京:水利電力出版社,1994

[2]陳振生.氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)維護(hù)技術(shù)[J].電力設(shè)備,2005,6(9):40-43

[3]陳振生．氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)維護(hù)技術(shù)[J].電力設(shè)備,2005,6(9):40-43

龔源（1984-），碩士，工程師，單位名稱：國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院，從事高電壓技術(shù)及帶電檢測專業(yè)。