一起126kV GIS內部放電故障分析及處理

黃麗嬌 蘇東青

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一起126kV GIS內部放電故障分析及處理

黃麗嬌 蘇東青

泉州電業局

該文以處理一起室外126kV GIS內部放電故障為例，分析了故障的原因，并闡述了GIS設備內部放電故障處理的基本流程和工藝要求。

GIS 內部放電 處理流程 檢修工藝

0 引言

SF6全封閉組合電器簡稱GIS，室外126kV GIS為三相共箱式結構，就是將斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線進出套管的一次設備，優化組合成一個整體，并封閉于金屬殼內，在金屬殼內充SF6氣體作為滅弧和絕緣介質。GIS運行可靠性高、維護工作量少、檢修周期長，故障率較低，但GIS中的SF6氣體可能存在泄漏、外部水分的滲入、含有導電雜質等，其內部絕緣件(包括盆式絕緣子、絕緣支座和絕緣拉桿等)也可能會存在質量不良、安裝不當或老化等因素。這些因素都可能導致GIS內部閃絡故障。由于GIS是全密封結構，設備緊湊復雜，肉眼是無法判斷內部故障情況，所以處理故障的難度和工藝較常規高壓電氣設備大得多，這是變電檢修工人新的學習研究課題。

1 故障情況分析

某變電站的110kV戶外式GIS，設計為二段母線運行，某日Ｉ段母差保護動作引起Ｉ段母線失壓，事故發生后對掛在Ｉ段母線上的GIS氣室做SF6氣體分解物試驗，當檢查到111饋線Ｉ段母線側CT室如圖1所示時，發現SF6氣體分解物H2S≥1000μL/L，而正常SF6氣體分解物H2S（20℃）≤2μL/L。通常在以SF6氣體作為絕緣介質的電氣設備中，只有在發生放電性和過熱性故障時，才會導致SF6氣體分解產生H2S等分解物，通過試驗說明該CT室已有放電。

圖1 放電位置

為了進一步證實該CT室的放電情況，進行了開蓋并用內窺鏡檢查，發現氣室內已有大量SF6氣體分解物，CT與I段母線隔離開關盆式絕緣子處有明顯放電痕跡，如圖2所示。根據分析的結果確定，111饋線Ｉ段母線側CT室三相放電短路，引起Ｉ段母差保護動作，必須更換CT。

圖2 放電燒傷位置

2 故障處理流程圖

GIS設備故障現場處理過程比較復雜，現場處理必須遵照GB 50147-2010《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規范》、GB 50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》中有關六氟化硫密封式組合電器和廠家的技術標準，制定現場處理的流程如圖3所示。

圖3 故障處理流程圖

3 工藝要求

（1）環境和SF6氣體要求：檢修工作選擇在天氣晴好的環境下進行，相對濕度小于80％。此外，測試新的SF6氣體微水含量應≤68μL/L。

（2）筒體組裝的技術要求：裝配前首先檢查密封槽面不能有劃傷劃痕、銹蝕，密封面要用純酒精清潔，并用杜邦擦拭紙擦干凈；所有拆下的密封墊必須全部更換，新密封墊應清潔干凈，無氣泡和劃痕，在密封槽內涂適量的密封脂，含硅的密封脂不可涂在有SF6氣體的接觸面上。法蘭連接或封蓋時，密封面的螺絲應用力矩扳手對角均勻緊固。

（3）吸附劑安裝的要求：吸附劑安裝前，應將吸附劑放入烘箱中300℃烘干4h以上，裝入包裝袋，放入設備內，吸附劑安裝好后要立即對該氣室抽真空。

（4）抽真空及充SF6氣體的技術要求：充SF6氣體前必須把真空抽至小于133Pa后，停下真空泵靜置一段時間再抽3～4h，這樣就可以利用真空狀態使設備內的水分汽化, 把微水抽出。當觀察氣室真空度無變化時，停止抽真空。抽真空結束后，以緩慢的速度把SF6氣體充至額定壓力，充氣結束后用SF6氣體檢漏儀檢測各密封部位是否漏氣。SF6氣體靜止24h后檢測含水量不大于150μL/L。

（5）耐壓試驗的技術要求：耐壓試驗前，應對試品進行絕緣電阻的測量。GIS上所有電流互感器的二次繞組應短路并接地。同時應將出線避雷器和線路PT與主回路斷開，并可靠接地。

4 故障處理

(1)檢修工作前制定詳細的緊急消缺施工方案，備好汽吊車（含吊帶）、檢修工作所需要的SF6氣體回收裝置、主回路電阻測試儀、開關特性測試儀、CT特性測試儀、局部放電儀（超聲波、超高頻）、吸塵器、檢漏儀、烘箱（300℃）等輔助設備和工器具。

(2)準備盆式絕緣子1個，CT導電桿3支、全套密封圈1套，以及枕木（用于安放拆下罐體）、新SF6氣體（50kg）、高純氮氣 100kg、防毒面具、吸附劑、清潔劑(酒精、丙酮、密封膠、防水膠、吸附劑）等輔消材料。

(3)現場的安全措施：應將111饋線間隔轉入檢修狀態，Ｉ段母線轉檢修，合上母線接地開關。

(4)為防止設備故障后SF6氣體分解產生的有毒氣體傷害檢修人員和破壞環境，應先用SF6氣體回收裝置對故障CT室氣體進行回收，然后對氣室充氮氣進行清洗。由于故障的CT在母線側，處理時必須把相關的設備移開一定的距離，所以應分別回收該饋線間隔線路隔離開關、接地開關氣室、線路側CT的SF6氣體至30kPa，斷路器氣室和1段母線側隔離開關氣室SF6氣體回收至零表壓。回收線路隔離開關氣室和線路側CT的SF6氣體，是為了下一步的斷路器退出。回收斷路器氣室的SF6氣體是為了進行CT的更換。回收Ｉ段母線側隔離開關氣室的SF6氣體是為更換CT與Ｉ段隔離開關氣室之間的盆式絕緣子。

(5)拆解該饋線間隔線路隔離開關、接地開關、CT接線盒二次接線。

(6)用吊車選擇合適的起吊點，把線路隔離開關（含套管）和線路側CT單元，保持起吊平穩向外移如圖4所示，并用臨時支架支撐，吊裝后暴露于空氣中的設備做好防塵處理。起吊后工作人員撤離現場30min。

圖4 吊裝示意圖

(7)將斷路器水平退出300mm以上（機構箱內二次線無需拆除），起吊前移開斷路器氣室中的機構傳動部分。拆母線側CT的具體操作，先拆解斷路器與CT的連接面，拆除CT三相導電桿后將CT筒拆除（CT二次線拆除）再進行CT筒的起吊，從而進行盆子的更換。具體操作如圖5所示。

圖5 吊裝CT筒子及更換CT盆子

(8)全面清理Ⅰ段母線側CT氣室的內部粉塵、筒壁的毛刺，防止運行時發生再次的放電現象。然后依次恢復該間隔各個氣室與導體的安裝。更換吸附劑、封蓋、抽真空、注入合格SF6氣體至額定壓力。恢復二次接線，并進行主回路電阻、斷路器、CT特性、微水（組分、純度）測試，工頻老煉耐壓、局部放電試驗。

5 結束語

該次故障是由于CT氣室頂部的密封膠脫落造成的內部放電，造成停電范圍大，在處理時浪費大量人力物力，雖然故障和制造質量有關，但我們應從中吸取教訓，在今后的GIS安裝或檢修中，不但要提高檢修工藝，并要有高度的責任心，不能忽略每個細節。

[1] 孫茁，薛源，郭宏偉.126kV GIS設備典型故障分析與處理[J].高壓電器，2010(11)：95-102.

[2] 易兵．淺談GIS組合電器現場安裝工藝[J]．科學風，2011(7):1.

[3] 林青云．淺談GIS變電站設備安裝注意事項[J]．科學之友，2011(4):42.

[4] GB 50147-2010, 電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規范[S]．北京：中國計劃出版社，2010.

[5] GB 50150-2006, 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[S]．北京：中國計劃出版社，2006.