某電廠500kV GIS盆式絕緣子閃絡故障處理及分析

郭守峰，侯立東

● （雅礱江流域水電開發有限公司，四川成都 610051）

某電廠500kV GIS盆式絕緣子閃絡故障處理及分析

郭守峰，侯立東

● （雅礱江流域水電開發有限公司，四川成都 610051）

介紹了某電廠500kV GIS盆式絕緣子表面閃絡導致GIS導體對外殼放電故障分析、處理過程，為防止類似事故的發生和處理提供借鑒。

故障點；盆式絕緣子；閃絡

0 概述

某電廠500kV開關站采用國內某企業生產的GIS組合式電氣設備，開關站主接線方式為常見的3/2接線，有4回進線和2回出線[1-3]。500kV開關站進入全電壓運行25d后，發生500kV母線差動保護、短引線差動保護動作，引起 1條母線失壓[4]，后經廠家人員拆卸檢查，發現系500kV GIS盆式絕緣子絕緣閃絡所致。

1 故障點的查找及確認

電廠500kV開關站主接線示意圖如圖1，500kV母線、短引線分別配置2套相同的保護裝置。故障時#2母差保護動作、5032與5033開關間短引線差動保護動作，引起500kV #2母失壓。檢查#2母第1套差動保 護裝置顯示差動保護動作，最大差動電流2.81A，動作相別B相；第2套差動保護裝置顯示A相差動電流：0.004A，A相制動電流：0.055A，B相差動電流：2.761A，B相制動電流：2.771A，C相差動電流：0.008A，C相制動電流：0.145A，故障相B相。檢查5032、5033開關間短引線第1套差動保護裝置顯示A相差流：0.002A，B相差流：0.891A，C相差流：0.002A；第2套保護裝置顯示A相差流：0.002A，B相差流：0.723A，C相差流：0.001A。從保護裝置檢測的差流數值可以初步判斷故障點在#2母差動保護裝置與5032、5033開關間短引線差動保護裝置保護范圍交叉的B相區域，即在5033開關B相兩側。

初步確定故障點后，保持5033開關A、B、C三相分閘狀態，使用5000V兆歐表對500kV #2母B相測量絕緣，測得絕緣值為130GΩ，表明5033開關B相靠#2母側無故障。使用5000V兆歐表對5032、5033間B相導線測量，測得B相絕緣電阻僅為3.1MΩ，對A相測量，測得絕緣電阻值為200GΩ，可從測量數據確定出故障點在5033開關B相靠5032開關側。

圖1 500kV 開關站主接線示意圖

確認故障點后，專業人員通過對5033開關 B相靠5032開關側SF6氣室使用SF6電氣設備分解產物檢測儀檢測氣體成分，測得其SOF2含量為110μL/L。SOF2是判斷氣室內是否存在放電的重要指標，SOF2是在放電時，SF6氣體與HO（或者O2）產生化學反應的產物，有劇毒[1]。通常情況SF6氣體中SOF2含量很低，一般為0。通過SOOF2含量判斷出5033開關B相靠5032開關側故障時產生放電，如圖2曲線所標區域。該區域位于上下兩個盆式絕緣之間，在此區域內僅有3組CT、兩個盆式絕緣子和一根導體，如圖3 該區域內部結構，由于CT采用的是外置式，不可能發生放電現象，所以最大的可能是盆式絕緣子放電。

圖2 故障點SF6氣室

圖3 圖2中所標區域內部結構圖

2 原因分析

借鑒220kV水南變220kV I母線氣室局部放電、110 kV港果II 線在果子山變電站側發生A、B、C三相短路故障[2]、某供電公司110kV GIS河東變電站[3]、漫灣水電廠5500 kV GIS 5031開關A相接地故障[4]等國內發生類似故障分析，發生內部放電，主要原因如下：

1）設備生產、運輸、安裝等過程中引起質量問題；

2）現場安裝時環境清潔度差，使金屬微粒、粉末和其他雜物殘留在GGIS內部；

3）現場安裝時環境濕度高，導致絕緣件受潮，被腐蝕；

4）現場安裝的尺寸誤差大，使可動元件與固定元件發生摩擦而產生的金屬粉末和殘屑遺留在零件的隱蔽地方，而沒有清理干凈；

5）在現場安裝過程中，不遵守工藝規程，存在零件錯裝、漏裝等現象；金屬件有劃痕、凸凹不平之處而未處理；

6）與其他工程交叉進行。例如土建工程、照明工程、通風工程沒有結束，為了趕工期，強行進行GIS設備的安裝，可能造成異物落入罐內。

該電廠500kVGIS設備在出廠時進行峰值耐受電流、短時耐受電流、1mmin工頻電壓、11.2/50μs雷電沖擊全波電壓、250/2500μs操作沖擊電壓、局部放電等試驗，試驗合格后解體，分單元包裝運輸到工地，在工地組裝成 GIS系統，完成安裝后進行相同試驗，合格后，投入運行。此次發生故障的部位共帶電運行25d。經廠家現場對故障點GISS罐體拆卸，取下了故障部件，發現靠5033開關側導體、觸頭、盆式絕緣子、GIS設備外殼均有閃絡痕跡，如圖44所示的導體及觸頭閃絡痕跡 圖5所示的盆式絕緣子閃絡痕跡以及圖6所示的GIS設備外殼閃絡痕跡。

圖4 導體及觸頭閃絡痕跡

圖5 盆式絕緣子閃絡痕跡

圖6 GIS 設備外殼閃絡痕跡

根據盆式絕緣子閃絡痕跡，可判斷此次閃絡是沿著盆式絕緣子表面逐步發展，其最終形成貫穿絕緣子表面的故障，現場拆解沒發現該絕緣子有裂紋，可排除產品質量問題。在安裝環節中施工場所的濕度是時刻在測量，也可以排除絕緣子受潮的因素。結合現場安裝記錄及故障設備拆解，可初步判定該故障的原因可能是某種帶電顆粒，如毛發、毛刺或者是灰塵等在安裝過程中進入，這些物質在高壓電場中形成絕緣薄弱點，引起電場畸變，導致局部放電。局部放電更進一步損傷絕緣性能，電弧灼傷面積沿著電場的方向，向電阻最小的方向發展，最終形成盆式絕緣子表面貫穿性放電，導致內部導體直接對外殼放電，產生電弧，在觸頭上灼燒出一個直徑約10mm的洞、外殼上燒蝕出一個直徑約25mm，深約5mm的痕跡，由于電弧的巨大破壞作用，具體是哪一種物質原因導致的故障，已無法查證。

3 結論及防范措施

通過以上分析后，確認該故障的產生與現場的安裝質量不良有關，為此結合電廠、廠家和施工方角度提出以下防范措施：

1）電廠方面應盡快測量GIS每個SF6氣室在運行電壓下的局部放電量，對局部放電量偏大的間隔，檢測氣室內SSF6的分解產物，如發現SOF2偏大，應盡快安排停電檢查。

2）電廠維護人員在GIS設備投產1年內，利用紅外成像像測溫儀、SF6微水檢測設備、SF6分解產物檢測儀等儀器加強GIS設備的溫度、SF6微水、分解物測量，并記錄相關數據，進行測量數據對比分析，發現異常，分析原因，影響運行及時停電檢查。

3）設備廠家方面，應加強現場GIS安裝質量把關。GISS廠家應針對安裝的每一環節制定安裝質量監督控制措施，并全程參與現場安裝指導，與監理單位人員一同監督施工人員嚴格按照安裝工藝執行，提高現場安裝質量。

4）廠家人員在設備安裝期，加強電廠維護人員有關技能能培訓，提高設備異常辨別能力，便于設備移交后及時發現現異常。

5）施工方在施工前認真組織人員進行現場安裝技能、注意事項等方面的培訓，培訓合格后，方可參與安裝，從施工源頭杜絕危險源。

參考考文獻：

[1]顏湘蓮,王承玉,楊韌,等.應用 SF6氣體分解產物的高壓開關設備故障診斷[J].電網技術,2011,35(12):118-123.

[2]黃金劍,韋魏,田樹軍.廣西電網GIS設備運行缺陷分析[J].廣西電力,2012,35(3):64-67.

[3]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,2010,46(11):95-98.

[4]韓王羽,王占平,趙顯峰,等.漫灣電廠500 kV GIS設備故障分析檢查與修復[J].云南水力發電,2010,26(6):131-134.

Troubleshooting and Analysis on 500kV GIS Basin Insulator Flashover for A Power Plant

GUO Shou-feng,HOU Li-dong
(Yalong River hydropower Development Company,Lad.,Chengdu 610051,China)

This article introduces the process of power plant 500kV GIS tub of insulator surface flashover which can cause CIS conductor discharges to hull fault analysis and process of disposer.The results can provide references for preventing the similar accidents and handling.

failure point; basin insulator; flashover

TM50

A

郭守峰（1985-），男，四川成都人，助理工程師。主要從事水電廠運行工作研究。