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設備（簡稱GIS）是由斷路器，接地開關，母線等元件直接聯在一起，并全部封閉在接地的外殼內，殼內充以一定壓力的SF6絕緣氣體作為滅弧介質。

隨著我國電網建設的飛速發展，用戶對供電系統的安全運行要求日益提高，作為供電主要電器設備的GIS，它的安全運行關系到整個電力系統運行的穩定性、安全性、可靠性。因此如何避免GIS內部的絕緣件及介質的絕緣性能受到影響，將是GIS安裝、調試的重點工作。由于GIS設備本身的封閉性，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，避免真空泵油進入GIS設備內部，造成內部絕緣性能下降將是GIS安全運行的影響因素之一。

本文結合實際案例通過對故障原因的調查，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GIS絕緣性能的影響，提出避免真空泵操作過程中影響設備安全運行的管理控制措施。

1 故障描述及處理情況

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

故障發生后，通過設備本身自帶觀察窗檢查，發現=F8間隔高位設備內部有白色粉末，。對=F8間隔所有氣室SF6氣體成分檢測，檢測結果顯示，=F8間隔高位8GP4氣室成分超標，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，確定故障發生在高位8GP4氣室。

故障位置查證后，拆除故障氣室設備，更換新開關設備等，并在充氣靜置48小時后，對=F8間隔進行交接試驗，在工頻耐壓試驗的同時進行局放檢測，試驗合格。

2 解體檢查情況

為分析故障發生的原因，對拆除的故障設備進行全面的解體檢查。零部件解體后，檢查結果如下。

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

2.2 隔離開關動觸頭側盆式絕緣子沿面閃絡、表面碳化；動觸頭根部、筒體法蘭處有明顯放痕跡。

2.3 檢查開關設備筒體內壁，筒體內部附著細毛狀物質，如下圖示。

根據設備解體檢查情況，隔離開關動觸頭側盆式絕緣子表面有明顯放電通道，相應的動觸頭根部及筒體法蘭處對應位置有明顯放電點，因此確定本次故障發生在盆式絕緣子沿面，為絕緣件沿面擊穿故障。

3 成分檢測

通過對故障設備解體檢查，發現內部除放電產生的常規分解物及表面燒損外，還發現零部件表面附著黑色油狀物質，對設備內部零部件表面附著物質進行取樣，利用分析設備“JSM-6510A掃描電鏡”、“EX-94300S4L1Q能譜儀”進行成分化驗并與真空泵油成分進行對比。主要取樣點及樣品為盆式絕緣子及主導電回路表面黑色物質、絕緣子表面閃絡面后物質、筒體內壁毛狀絮狀物。所取試樣分析結果及各元素含量成分如下。

3.1 真空泵油化驗結果

3.2 盆式絕緣子及主導電回路表面黑色物質化驗結果

3.3 絕緣子表面閃絡面后物質化驗結果

3.4筒體內壁毛狀絮狀物化驗結果

3.5 各試樣化驗結果整理如下表

所含元素及質量比（%）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—— — — — — — — —樣品主導體表面黑色物質59.0925.1410.591.582.750.85—— — — —閃絡盆子表面物質72.954.442.940.45——19.21—— — — —筒體內部毛狀物質58.1615.0711.781.33——12.29—— —1.37——

成分分析檢驗結果顯示，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，并結合設備內部絕緣子及導體表面有粘性油狀物質的情況，認為導致設備絕緣下降的物質為真空泵油。

4 原因分析及故障發生過程

通過對設備的解體檢查，發現根據零部件表面檢查情況，結合送檢物質成分化驗，確定設備內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為零部件表面附著較多的真空泵油。

故障發生過程分析為：GIS設備真空處理過程中，真空泵設備供電中斷時，因氣室內部已是真空狀態，真空處理設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入GIS設備內部；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 對發生故障的電站進行氣體成分檢測及超聲波局放檢測，檢查設備內部氣體雜質含量是否有上升趨勢，內部局放是否異常。

5.2 對于安裝電站或者檢修電站，應加強安裝及檢修過程控制，規范現場抽真空操作流程：（1）安裝現場抽真空處理設備必須安裝有電磁閥，并在每次使用前確認電磁閥功能正常；（2）加強抽真空過程電源管理，抽真空過程中保證電源可靠供電；（3）規范真空處理工藝，完善真空處理作業指導書；在安裝檢查卡中增加設備真空處理完成后，檢查設備充氣接頭是否有油漬的檢查項目，以確認是否發生真空泵油倒灌。（4）抽真空時管路接頭處安裝過濾器。

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