一起GIS設(shè)備放電故障分析與處理

査流芳 章莉 龐瑾 韓亞平

摘要：本文介紹并分析了某500kV開關(guān)站一起隔離開關(guān)氣室放電的相關(guān)情況。通過故障波形圖分析、隔離開關(guān)氣室解體檢查、現(xiàn)場測試等手段精確定位故障原因，并及時采取了修復(fù)措施。為后續(xù)類似工作的開展提供了寶貴的經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：500kV GIS設(shè)備;放電故障;SF6氣體

1.事件描述

某500kV開關(guān)站采用3/2接線，帶母聯(lián)分段開關(guān)，且并聯(lián)高壓電抗器，共計6串，其中1串不完整串，5串完整串。該開關(guān)站有4條出線。#1～#6主變壓器分別通過500kV充油電纜、GIL形式連接至500kV GIS開關(guān)站。GIS設(shè)備采用的是國產(chǎn)ZF8A-550型。

某日現(xiàn)場正執(zhí)行3號主變壓器的GIL與GIS設(shè)備對接相關(guān)工作，開關(guān)站A、B兩個斷路器開關(guān)跳閘，跳閘發(fā)生時且根據(jù)現(xiàn)場工作人員反饋，跳閘瞬間在C隔離開關(guān)附近聽到一聲“啪”的巨響，由此可初步判斷該隔離開關(guān)內(nèi)部發(fā)生放電擊穿現(xiàn)象。

2.事件原因分析

事件發(fā)生后第一時間對保護(hù)裝置以及故障錄波裝置進(jìn)行了查看。確定了此次保護(hù)動作過程為A、B斷路器開關(guān)短引線保護(hù)動作跳開開關(guān)，B開關(guān)過流II段保護(hù)動作跳開B開關(guān)，具體情況如下：

（1）A、B短引線保護(hù)動作

事件發(fā)生時3號主變出線隔刀斷開，A、B斷路器處于運行狀態(tài)，開關(guān)短引線保護(hù)正常投入，當(dāng)天下午保護(hù)動作，跳開A、B開關(guān)，保護(hù)正確動作。

（2）B開關(guān)保護(hù)動作

2號主變差動未進(jìn)行帶負(fù)荷向量校驗，B開關(guān)過流II段保護(hù)投入，保護(hù)動作定值0.3A（一次值1500A），0.01S。故障時主變高壓側(cè)零序電流3I0達(dá)4750A，B相電流達(dá)到1560A以上，滿足B開關(guān)過流II段動作邏輯及定值，保護(hù)正確動作。

（3）2號主變過流I段保護(hù)動作

2號主變差動保護(hù)帶負(fù)荷向量未測，現(xiàn)場主變過流I段投定值0.93（1860A），0s。16：32：03 2號主變保護(hù)過流I段動作，動作時過流值達(dá)0.98（1960A），達(dá)到保護(hù)動作定值，保護(hù)正確動作。

根據(jù)GIL與GIS設(shè)備對接工作方案要求，需對相關(guān)氣室進(jìn)行回收氣體處理。而跳閘事件發(fā)生時現(xiàn)場正在執(zhí)行對氣室（C隔離開關(guān)氣室）B相進(jìn)行氣體回收，現(xiàn)場壓力表顯示為“0”?，F(xiàn)場仔細(xì)檢查設(shè)備結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)，C隔離開關(guān)雖處于斷開狀態(tài)，但其觸頭的一端仍處于帶電運行狀態(tài)，且隔離開關(guān)靠近分支母線側(cè)的盆子為通盆子，如下圖所示，紅色區(qū)域為帶電部分。

由于隔離開關(guān)與分支母線之間采用的是相通絕緣盆子，即氣室之間互通?，F(xiàn)場在對氣室進(jìn)行氣體回收的同時，分支母線氣室的SF6氣體也一同被回收了。隨著SF6氣體的減少，氣室內(nèi)絕緣裕度逐漸降低，當(dāng)降低到一定程度后，發(fā)生絕緣擊穿放電。

為了進(jìn)一步查明放電原因，現(xiàn)場對隔離開關(guān)氣室以及分支母線所在氣室進(jìn)行了解體檢查。檢查發(fā)現(xiàn)分支母線內(nèi)部筒壁及端部盆子（近斷路器側(cè)）未有明顯放電現(xiàn)象，但與隔離開關(guān)之間的絕緣盆子存在明顯樹枝狀放電跡象，盆子內(nèi)側(cè)部分已被碳化，表面附著有大量的白色粉末狀物質(zhì);位于隔離開關(guān)附近的筒壁已被電弧所灼傷，呈現(xiàn)出不同程度的凹痕，且附著有小塊金屬物質(zhì);隔離開關(guān)本體除了觸頭底座上殘留有濺落的筒體鋁塊外，動靜觸頭內(nèi)部均未發(fā)現(xiàn)放電跡象，觸指完好無損。因此可判定，放電點位于隔離開關(guān)與分支母線之間的絕緣盆子上，即氣室在失去絕緣介質(zhì)SF6氣體后，根據(jù)沿面放電理論，將在絕緣盆子表面與氣室內(nèi)部氣體介質(zhì)之間產(chǎn)生放電通道，電場發(fā)生畸變，從而發(fā)生弧光放電，灼傷導(dǎo)體筒壁?，F(xiàn)場解體設(shè)備情況如下圖所示：

3.處理結(jié)果

由于絕緣盆子經(jīng)歷過放電，其絕緣性能已受到影響，現(xiàn)場無法對其進(jìn)行修復(fù)，只能實施更換處理。而對于GIS設(shè)備筒壁及導(dǎo)體基座上存在的放電、灼傷痕跡，可通過現(xiàn)場進(jìn)行打磨修復(fù)處理，使其平整度滿足設(shè)備工藝要求即可。

設(shè)備修復(fù)完成后，對相關(guān)氣室進(jìn)行抽真空處理，抽真空合格后再沖入SF6氣體，包扎靜置24小時，檢漏并測量微水，滿足要求。后續(xù)耐壓試驗與GIL一同進(jìn)行，采取交接試驗標(biāo)準(zhǔn)，666kV，考核一分鐘，通過。目前該設(shè)備已投運將近一年，設(shè)備運行情況一切正常。

4.結(jié)論

GIS設(shè)備以其結(jié)構(gòu)緊湊、運行安全可靠以及檢修周期長等特點而備受電力行業(yè)的青睞，尤其是核電領(lǐng)域，目前開關(guān)站均采用GIS成套設(shè)備實行電能的輸送與供應(yīng)。但由于GIS設(shè)備連接部件多，對密封性等要求比較高，稍不符合要求，就有可能漏氣放電，影響設(shè)備安全穩(wěn)定運行。另外對于GIS設(shè)備的隔離也應(yīng)區(qū)分于常規(guī)電氣設(shè)備，除了傳統(tǒng)意義上的電氣絕對隔離外，還應(yīng)注意氣室與氣室之間，即氣體通路方面，防止發(fā)生因隔離不完全而導(dǎo)致放電擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。造成此次放電事件的根本原因為隔離未完全實施到位，現(xiàn)場工作人員對于設(shè)備的結(jié)構(gòu)理解不深刻，從而誤將帶電氣室作為隔離氣室對待進(jìn)行氣體回收。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵先軍，何文林，劉浩軍，徐華，朱明曉，王紹安.基于數(shù)值仿真與多源聚類的GIS局部放電診斷與回歸分析.高電壓技術(shù)，2017年10期

[2]蘆竹茂，劉慶，王天正，俞華，劉雷.多種帶電檢測方法在GIS局部放電診斷中的綜合應(yīng)用與研究.高壓電器，2017年10期;

作者簡介：查流芳，（1986）女，湖北鄂州市），（漢族），職稱（工程師），學(xué)歷（碩士研究生），研究方向（電力研究），單位名稱（國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕪湖供電公司），單位所在省市（安徽省蕪湖市），單位郵編（241000）

第二作者姓名：（章莉）單位（國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）

第三作者姓名：（龐瑾）單位（國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）

第四作者姓名：（韓亞平）單位（國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）

通訊作者（韓亞平）單位（國網(wǎng)安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）