G I S內置避雷器失地運行的檢測和防范

隋 恒，張 建，常同啟

（1.聊城供電公司，山東 聊城 252000；2.莘縣供電公司，山東 莘縣 252400）

0 引言

GIS具有占地面積小、運行方便、安裝迅速等優點，成為110 kV及以上電壓等級設備發展趨勢，GIS內置避雷器不受外界氣候變化影響，運行時間較長，但避雷器出現缺陷后需要停電打開氣室檢查處理，隨著新投運設備的增多，GIS缺陷處理周期長、SF6氣體回收困難成為突出問題［1］。

1 故障經過

1.1 現場情況

對某220 kV變電站進行避雷器帶電測試時，發現1號主變壓器110 kV側101間隔A相避雷器泄漏電流表指示為0 mA，其他兩相為0.45 mA。101間隔避雷器三相共體封閉于GIS氣室內，避雷器低壓端經引出線連接至泄漏電流表后接地，如圖1。

圖1 避雷器低壓端引出線

為檢測是否由于泄漏電流表存在故障導致沒有讀數，現場人員使用氧化鋅避雷器帶電測試儀對101間隔避雷器進行了泄漏電流測試。帶電測試儀的電流輸入線夾夾在GIS內避雷器的引出線處。另一端夾在接地端上，如圖2所示。

圖2 避雷器泄漏電流測試照片

1.2 避雷器帶電測試原理

避雷器在電壓作用下產生泄漏全電流Ix，含有容性分量Ic和阻性分量Ir。一般情況下泄漏全電流變化不大，阻性電流主要通過功角Φ的變化來反映。避雷器性能良好時，阻性電流占比約為10%～20%。

采用投影法計算避雷器泄漏電流Ix的阻性分量Ir和容性分量Ic，如圖3所示。

性能良好的避雷器，Φ≥80°，根據《山東電力集團公司輸變電設備狀態檢修試驗規程實施細則》，當阻性電流增加50%時應分析原因，加強監測、適當縮短檢測周期；當阻性電流增加1倍時應停電檢查［2］。

避雷器帶電測試接線圖如圖4所示，測試儀的電流輸入線夾分別夾在泄漏電流表的兩端，使測試儀與泄漏電流表呈并聯狀態。通過電壓信號取樣儀獲得母線PT側電壓信號，帶電測試儀主機通過天線接收到PT側參考電壓信號，取得泄漏電流的相位信息。由于泄漏電流表輸入內阻較大（大于1 MΩ），遠大于帶電測試儀的輸入電阻（小于2 Ω），因此避雷器泄漏電流幾乎全部流入帶電測試儀。

圖3 投影法示意圖

圖4 避雷器泄漏電流帶電測試接線示意圖

1.3 現場測試結果

采用禁用補償方式，參考相選取為A相PT電壓信號。避雷器泄漏電流測試結果如表1所示。

表1 部分電流致熱型設備熱像特征和缺陷性質

可見，測試儀A相沒有電流流過，為防止由于測試線內部斷線造成上述結果，將A、B兩相的測試線互換后進行測試，結果發現A相避雷器數據沒有變化。

結合運行時A相泄漏電流表讀數為零的情況，可以排除泄漏電流表本身故障導致表計讀數為零。

2 故障分析

2.1 測試結果分析

根據測試結果及運行經驗分析，認為造成這種結果的原因有以下兩種。

1）避雷器低壓端引出線與接線端斷開，搭接GIS外殼后接地。此時，避雷器雖正常運行，能夠起到過電壓保護作用，但泄漏電流不會流過泄漏電流表。由于GIS中避雷器引出端直接與泄漏電流表上端直接相連，因此無法進行帶電測試，不能監視運行避雷器狀況。

2）避雷器低壓端子與泄流電流表斷開連接，低壓端子與接地極間開路。此時避雷器失地運行，無法起到過電壓保護作用。由于此間隔為主變壓器中壓側間隔，變壓器高壓側由于操作或雷擊產生傳遞過電壓，或線路側發生操作過電壓，都會因失去避雷器保護損壞設備或使過電壓范圍增大。

通過測試，可以確定，避雷器氣室內低壓引出線與泄漏電流表斷開連接導致表計示數為零。要確定低壓引線是否接地需要打開氣室對內部進行檢查。

2.2 故障檢查

將主變壓器停運，排出并收集避雷器氣室中SF6氣體后，打開氣室檢查內部引線情況。現場檢查發現避雷器引出線壓線夾處斷開，引出線在絕緣護套內部懸空，考慮到上次帶電測試數據正常，可以判斷連接線與線夾壓接不良，運行中在電動力、機械應力作用下引出線斷裂，造成避雷器失地運行。

將斷開處恢復連接后補充SF6新氣，并經微水測試合格后進行避雷器帶電測試，測試結果如表2所示。

表2 處理后泄漏電流測試結果

處理后，避雷器相間阻性電流無明顯異常，與歷史數據縱向比較后發現也無明顯增長，功角Φ≥80°，說明避雷器性能良好，沒有老化或受潮情況。

3 防范措施

本次事故是一次典型的安裝缺陷引發的設備運行故障，對我省近年發生的353起GIS缺陷按運行時間分布統計，統計結果見表3。

表3 GIS缺陷按運行時間分布統計表

大部分GIS設備缺陷都發生在投運初期，說明設備缺陷并非主要由老化、環境影響等引起，而是和產品質量、安裝工藝、材料等有直接的關系。設備投運時間大于5年以后，設備本身固有的缺陷大部分暴露并得到處理，GIS設備運行趨于穩定。

由于故障間隔為主壓器變間隔，需要將變壓器停運，缺陷處理完畢后，重新補充新的SF6氣體后方可將變壓器投運，降低了供電可靠性。同時，GIS的拆卸檢查浪費了大量的人力物力，為防止此類故障的再次發生，應采取以下措施。

加強GIS設備的駐廠監造，強化GIS設備的各類元件的出廠試驗檢查，對廠家外購的避雷器、互感器等部件應制定專門的監造方案，確保設備出廠時符合要求。

GIS設備的斷路器、隔離開關氣室均為廠家安裝調試完成后整體運輸和安裝，在現場一般只進行母線安裝對接、電壓互感器和避雷器的對接等。 應重點對現場打開氣室安裝或對接的工作進行監督，嚴格控制土建施工，保證清潔度，對連接線材、螺栓等牢固性進行專項檢查。

根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》規定，110 kV及以上電壓等級避雷器均安裝泄漏電流表，運行中應按時記錄泄漏電流值，定期歷史數據比對，及時發現避雷器內部閥片是否老化、受潮。

由于泄漏電流阻性分量所占比重較小，在避雷器閥片劣化初期，阻性電流的增大并不會使泄漏電流發生明顯變化。 因此，雷雨季節前后應嚴格進行避雷器帶電測試，以準確的測量泄漏電流各分量，實現設備不停電情況下檢查閥片性能，提前發現設備缺陷。

4 結語

GIS具有占地面積小、運行方便、安裝迅速等優點，成為110 kV及以上電壓等級設備發展趨勢［3］。內置避雷器不受外界環境影響，運行使用時間較長，但是出現缺陷后需要停電打開氣室檢查，存在處理時間長、SF6氣體回收困難等問題［4］，因此，加強設備的驗收工作，消除安裝過程中存在的缺陷，并重視帶電測試等技術，實時掌握避雷器運行狀況，對提高設備運行維護水平、及時發現事故隱患、減少停電時間有著積極的意義。

［1］ 胡春梅，曹小龍，曹小虎，等.運行中MOA狀態檢測試驗數據判析［J］.電磁避雷器，2012（4）：58-63.

［2］ DL/T 393—2010 輸變電設備狀態檢修試驗規程［S］.

［3］ 李輝，齊大勇，張利群，等.GIS擴建對接方式分析［J］.山東電力技術，2013（5）：42-43.

［4］ 李慶玲，王興貴，李效.氧化鋅避雷器應用一些問題探討［J］.高壓電器，2009，45（2）：130-131.