110 kV組合電器局部放電異常原因分析

周開峰，甄 利，梁 爽，崔 猛，馮紅衛，張遠超

(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，在對某220 kV變電站進行超高頻局部放電帶電檢測時發現，110 kV組合電器101母聯間隔II母線倉內存在局部放電異常信號，通過兩點定位法進一步測試，確定在101母聯間隔II母線倉內W相附近存在局部放電異常信號。在150間隔進線套管至斷路器間分支母線處同樣存在局部放電異常信號，在分支母線附近7 m以內空間內也能測到局部放電信號，判斷150間隔為外部懸浮放電。

2 現場檢查

2.1 設備基本情況

故障設備系山東泰開高壓開關有限公司ZF10-126組合電器，2007年6月生產，并于當年11月投運。2009年1月，發生110 kV Ⅰ母線145間隔與113間隔母線氣室漏氣缺陷。隨即解體更換密封膠墊后進行耐壓試驗，恢復正常。

2.2 現場診斷復測

2011年11月15日邀請多名專家對101間隔、150間隔進行了現場診斷復測。測試結果見表1。

表1 現場測試結果

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

通過超聲波測試結果分析，101母聯間隔II母線倉內W相附近測出異常超聲信號，信號最大峰值為15 mV，100 Hz相關性較強(且強于50 Hz)；超聲信號最大值高于背景15倍以上，信號衰減性突出，2 m以上或相鄰氣室無任何異常信號。據此可判斷該位置內部存在局部放電情況。通過超高頻測試結果分析，101母聯間隔II母線W相附近測到局部放電信號，符合內部放電圖譜。氣體成分分析均未見異常。

綜合超聲波和超高頻測試結果分析，101母聯間隔II母線倉內存在局部放電情況，判斷缺陷類型為支撐絕緣子上有異物或內部存在裂紋引起的局部場強過大，導致間歇性放電。

綜合150間隔超聲波和超高頻測試結果分析，其內部信號小于外部信號，外部信號最強處在150間隔空間附近，可判定為外部放電。放電信號幅值較大，若為內部放電應能檢測到超聲波信號。

2.3 缺陷監測

2011年11月24日，對該站101、150間隔加裝了GIS重癥監護系統，實時監測組合電器內部局部放電情況發展趨勢，等天氣條件允許時再進行解體檢修。

2011年12月-2012年4月，GIS重癥監護系統測試結果顯示，150間隔局部放電信號呈減弱趨勢，至2月底時局部放電信號已基本為零。101母聯間隔II母線處局部放電信號始終存在，且呈增大趨勢，但增長幅度較小。定于2012年4月中旬進行解體檢查，查找故障點，分析原因，并進行徹底處理。

3 原因分析及缺陷處理

鑒于150間隔局部放電信號減弱至零，確定的方案為對101間隔進行解體檢查，恢復后從150間隔進行耐壓試驗時，觀察150間隔局部放電情況，可進一步排除150間隔存在內部局部放電情況。

2012年4月15日，將101母聯間隔及II母線停電進行解體。首先外觀檢查101間隔II母線的9個支柱絕緣子及3個分支圓盤絕緣子的下表面未發現放電痕跡，也未發現有尖端毛刺、連接件松動、屏蔽罩晃動等現象；然后將母聯101間隔及其左右相鄰的II母線氣室內的9個支柱絕緣子全部進行更換，對其進行耐壓、局部放電及X射線探傷試驗。

X射線探傷試驗發現101間隔內W相支柱絕緣子有內部裂紋，其它未見異常，見圖1。

圖1 支柱絕緣子X射線探傷試驗示意

局部放電測試試驗發現101間隔內W相支柱絕緣子局部放電量竟達到10 515 pC(標準要求不大于3 pC)。其它支柱絕緣子局部放電量介于1～3 pC，符合標準要求，局部放電曲線見圖2。

圖2 缺陷支持絕緣子局部放電圖片

X射線探傷和局部放電試驗表明，101間隔Ⅱ母線氣室的W相支柱絕緣子存在內部裂紋缺陷。為檢驗支柱絕緣子裂紋及局部放電是否為批次問題，又將101間隔兩側共6只支柱絕緣子拆除后進行試驗，未發現有裂紋及局部放電超標情況，表明101間隔支柱絕緣子缺陷為個例。在對101間隔盆式絕緣子檢查無異常后恢復Ⅱ母線，并將150間隔作為耐壓通道。通過在線監測裝置觀察高壓試驗時局部放電情況，101、150間隔未發現局部放電異常信號。

絕緣子內部出現裂紋，分析原因為制造過程中環氧樹脂與金屬部分收縮系數不同，質量控制不良導致內部出現空隙，進而產生局部放電。局部放電會導致絕緣材料腐蝕，進一步發展就會形成樹枝狀造成放電。本次缺陷絕緣子處于放電初期，尚未造成內部腐蝕，如不及時發現，最終將引起內部閃絡，造成母線全停的惡性設備事故。

4 建議

a. 在河北省南部電網系統內，這是首次通過局部放電信號異常發現此類設備缺陷，為組合電器超聲波、超高頻局部放電檢測提供了實踐基礎。為此，應定期開展組合電器局部放電檢測工作，結合迎峰度夏及迎峰度冬工作要求，每年至少進行一次局部放電帶電檢測，及時發現組合電器內部缺陷。

b. 國家電網公司《關于加強氣體絕緣金屬封閉開關設備全過程管理重點措施》中要求126 kV及以上GIS用盆式絕緣子應逐只進行工頻耐壓和局部放電試驗。山東泰開絕緣儀器公司規定盆子絕緣子、支柱絕緣子應逐支進行X射線探傷、局部放電試驗、工頻耐壓。為此，建議入廠監造時嚴把驗收關，要求設備生產廠家對絕緣子逐支進行X射線探傷、局部放電試驗、工頻耐壓試驗，并提供合格的試驗報告。

c. 國家電網公司《關于加強氣體絕緣金屬封閉開關設備全過程管理重點措施》要求：為便于開展運行中GIS局部放電檢測工作，制造廠在產品設計時應考慮在GIS罐體內預設電極。為此，建議新投運組合電器出廠時預設局部放電電極，為組合電器局部放電檢測試驗手段成熟以后的普及推廣作前期準備。

參考文獻：

[1] DL/T 596-1996．電力設備預防性試驗規[S].

[2] 朱寶森.SF6斷路器技能考核培訓教材[M].北京:中國電力出版社，2003.