一起110kV GIS設備局放異常缺陷的分析及處理

馬永杰

【摘 要】 陽江供電局110kV桂山站GIS設備局部放電帶電測試中，首次檢測到局放異常信號并伴有異響，為了進一步查明該設備局部放電原因及預防GIS設備故障的發生，對該GIS設備進行了停電解體處理。本文就該缺陷產生的原因進行了分析，并提出了相應的防范措施。

【關鍵詞】 GIS ?局部放電 ?解體檢查

SF6全封閉組合電器（gas insulated switchgear，GIS）以其具有技術性能優良、可靠性高和占地面積少的特點，在110kV及以上電壓等級的電網中得到了廣泛應用。截至2013年底，廣東電網110kV及以上GIS設備數量共3434個間隔，同比增加了181個間隔，增幅達 ? ?5.56%，其中220kV GIS間隔898個，110kV GIS間隔2536個，無500kV GIS設備。

隨著我國電力事業的快速發展，GIS設備的規模日益擴大，但由于設備質量參差不齊、裝配清潔度不夠、元件選型不當、裝配工藝等引起的GIS設備事故率呈明顯的上升趨勢，嚴重威脅著電網的安全穩定運行。開展GIS局部放電檢測可以及時發現其存在的隱患，是保障電網安全運行的重要措施。本文針對GIS局部放電帶電檢測技術發現的一起110kV GIS設備局部放電異常缺陷進行了分析，通過對GIS的解體處理，查找故障原因并提出了處理措施。

1 設備概況

陽江供電局110kV桂山站110kV GIS設備為北京開關廠產品，型號為ZF4-110，出廠日期為2000年11月，于2002年5月投入運行，該站GIS設備運行多年來，運行情況良好。該站110kV母線為單母線接線方式，共包括2個主變間隔、2條出線間隔及1個母線PT間隔。

2 缺陷的發現及概況

2012年10月24日，我局在對110kV桂山站110kV GIS設備進行局部放電特高頻帶電測試時，首次發現110kV母線氣室靠110kV四桂線1215間隔B相部位有較強的局放信號，并伴有間歇性放電聲音。發現該異常局放信號后我們又對該GIS設備進行了局部放電超聲波檢測及SF6分解物測試，具體檢測結果如下。

從圖1所示的GIS局部放電特高頻測試結果可以看出，通過C2探頭測試得到最大局放電為768mV（標準值為≤50mV），高于標準值約15倍。

從圖2所示的GIS局部放電超聲波測試結果可以看出，幅值為48.2dB（標準值為≤30dB），超出18.2dB，約60.7%。

SF6分解物測試結果為：無SO2及H2S分解物，僅12151、12154刀閘、CT氣室CO含量為179μL/L，超出注意值。

后經多次的跟蹤測量，信號幅值逐漸減小，異響消失。同時發現該放電信號屬于間歇性放電，在復測時有時測不到異常局放信號，但當敲擊GIS母線筒時，該局放信號又會出現，由此可以確認局放異常缺陷的存在。根據前期的局放跟蹤測量結果以及該GIS的母線支架主要裝設在每節的兩端（采用2.2M氣室）的結構特點，初步判斷放電源應在1215間隔母線位置。雖然SF6氣體分解物測試結果無異常，但也不排除是由于母線氣室太長太大取氣口離放電源過遠而導致的。

近兩年來對該站GIS進行的局部放電測試均未發現異常，而本次局放信號的位置為110kV母線氣室靠110kV四桂線1215間隔B相法蘭連接處，并伴有間歇性放電聲音。為了確保該站GIS設備的安全、穩定運行，進一步查明局部放電原因，決定對該GIS設備局放信號異常間隔進行解體檢查。但由于黨的十八大即將召開且缺少部分備品備件，為了確保十八大召開期間的可靠供電，經多方技術專家會商后定于十八大后對該站存在局放異常信號的GIS設備進行解體檢查，解體前采取的主要控制措施如下：

（1）運行人員每天對110kV桂山站GIS設備進行一次特巡，特巡時要關掉GIS室內抽風機，然后靠近局放信號異常的間隔聽有無異常放電聲或其它異常，發現問題及時匯報;

（2）檢修人員每周對110kV桂山站GIS設備進行一次SF6分解物測試，分析SF6分解物有無異常，發現異常及時上報;

（3）配合電科院每周對該站GIS設備進行一次局放帶電測試，以跟蹤局放信號的發展趨勢;

（4）協同廠家制定解體檢查處理方案，并在停電解體檢查前做好施工的各項準備工作，確保解體檢查工作順利開展，使對用戶停電造成的影響降到最低，最大限度的滿足用戶正常用電。

3 解體檢查情況

經過前期的局放跟蹤測量，初步判定放電源應在1215間隔母線筒位置。打開母線筒位置的手孔蓋向內觀察，發現B相母線導體的支撐絕緣子上表面存在大量黑色粉末，如圖3所示。將母線上部刀閘部分拆除，發現母線盆式絕緣子外表光潔，未發現明顯放電點。

進一步將GIS母線上部三相盆式絕緣子拆除，觀察三相母線導體情況，未發現明顯放電點，但B相母線嚴重松動，用手抓住B相母線導體與上部絕緣盆連接的觸頭部分，可輕易轉動B相母線，說明其母線固定位置存在松動。

對發現黑色粉末的B相支撐絕緣子處進一步解體，發現窩頭內部以及相應的母線導體位置均存在大片燒蝕痕跡，如圖4所示。

通過對110kV桂山站母線支撐絕緣子上的黑色粉末進行X熒光元素分析，發現檢測出的金屬元素主要是銅（Cu），另有少量鐵（Fe）、銅（Cu）、錳（Mn）、銀（Ag）。

4 缺陷原因分析

通過解體檢查可以發現，110kV桂山站110kV GIS設備的母線是利用支撐絕緣子固定在母線筒內，如圖3所示。母線穿過固定在支撐絕緣子上的窩頭，再由頂絲將窩頭和母線固定，如圖5所示。該型號GIS設備的母線固定方式存在設計上隱患，固定窩頭與母線導體的頂絲沒有采取任何緊固措施，在運行過程中，該部位長期受電動力的作用，造成此部位松動，從而使窩頭與導體接觸不良，形成懸浮電位，產生局部放電。經過對110kV桂山站GIS母線的排查，發現其它多處窩頭位置也存在不同程度的松動現象。

由此可以判定，該局放信號異常缺陷的原因是母線固定方式設計不合理，110kV四桂線B相母線支撐絕緣子處固定頂絲的松動，造成支撐絕緣子上的窩頭和導體接觸不良所致。

5 結論與建議

（1）該類型GIS設備的母線固定方式存在設計上的隱患，固定窩頭與母線導體的頂絲沒有采取任何緊固措施，在運行過程中，造成松動的可能性較大。

（2）要求廠家從設計角度對母線的固定方式進行改進，同時嚴格按照GIS設備的安裝工藝要求對GIS設備的元器件進行安裝。對于桂山站GIS設備存在的問題，要求廠家在重新安裝時逐個緊固，并在窩頭頂絲的螺紋孔內涂抹厭氧膠，保證其與母線導體的可靠連接。

（3）對該類型GIS設備應加強局部放電帶電檢測力度，對未安裝GIS設備局部放電在線監測系統的110kV GIS設備進行定期帶電局部放電測試。

6 結語

GIS設備在運行中的事故與故障時有發生，為了控制GIS設備事故與故障的發生，我們需加強GIS設備的出廠監造及見證、強化GIS設備的運維管理，不斷提高GIS設備的運行可靠性。目前，防止GIS設備事故與故障發生的有效措施是對GIS進行帶電局放測試或安裝GIS局放在線監測系統以實現對其狀態的實時監測，同時加強對SF6氣體的微水、分解物等的測試，以便及時發現GIS設備存在的隱患，有效保證GIS設備的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]李興旺，盧啟付等.氣體絕緣開關設備局部放電特高頻在線監測技術及應用[J].廣東電力，2012（6）.

[2]朱德恒，嚴璋，談克雄等.電氣設備狀態監測與故障診斷技術.北京：中國電力出版社，2009：237-242.

[3]陳錦清，鄭曉光.GIS故障檢測新技術[J].廣東電力，2001（5）：43-45.

[4]邱毓昌.用超高頻法對GIS進行絕緣在線監測[J].高壓電器，1997，33（4）：36-40.endprint

【摘 要】 陽江供電局110kV桂山站GIS設備局部放電帶電測試中，首次檢測到局放異常信號并伴有異響，為了進一步查明該設備局部放電原因及預防GIS設備故障的發生，對該GIS設備進行了停電解體處理。本文就該缺陷產生的原因進行了分析，并提出了相應的防范措施。

【關鍵詞】 GIS ?局部放電 ?解體檢查

SF6全封閉組合電器（gas insulated switchgear，GIS）以其具有技術性能優良、可靠性高和占地面積少的特點，在110kV及以上電壓等級的電網中得到了廣泛應用。截至2013年底，廣東電網110kV及以上GIS設備數量共3434個間隔，同比增加了181個間隔，增幅達 ? ?5.56%，其中220kV GIS間隔898個，110kV GIS間隔2536個，無500kV GIS設備。

隨著我國電力事業的快速發展，GIS設備的規模日益擴大，但由于設備質量參差不齊、裝配清潔度不夠、元件選型不當、裝配工藝等引起的GIS設備事故率呈明顯的上升趨勢，嚴重威脅著電網的安全穩定運行。開展GIS局部放電檢測可以及時發現其存在的隱患，是保障電網安全運行的重要措施。本文針對GIS局部放電帶電檢測技術發現的一起110kV GIS設備局部放電異常缺陷進行了分析，通過對GIS的解體處理，查找故障原因并提出了處理措施。

1 設備概況

陽江供電局110kV桂山站110kV GIS設備為北京開關廠產品，型號為ZF4-110，出廠日期為2000年11月，于2002年5月投入運行，該站GIS設備運行多年來，運行情況良好。該站110kV母線為單母線接線方式，共包括2個主變間隔、2條出線間隔及1個母線PT間隔。

2 缺陷的發現及概況

2012年10月24日，我局在對110kV桂山站110kV GIS設備進行局部放電特高頻帶電測試時，首次發現110kV母線氣室靠110kV四桂線1215間隔B相部位有較強的局放信號，并伴有間歇性放電聲音。發現該異常局放信號后我們又對該GIS設備進行了局部放電超聲波檢測及SF6分解物測試，具體檢測結果如下。

從圖1所示的GIS局部放電特高頻測試結果可以看出，通過C2探頭測試得到最大局放電為768mV（標準值為≤50mV），高于標準值約15倍。

從圖2所示的GIS局部放電超聲波測試結果可以看出，幅值為48.2dB（標準值為≤30dB），超出18.2dB，約60.7%。

SF6分解物測試結果為：無SO2及H2S分解物，僅12151、12154刀閘、CT氣室CO含量為179μL/L，超出注意值。

后經多次的跟蹤測量，信號幅值逐漸減小，異響消失。同時發現該放電信號屬于間歇性放電，在復測時有時測不到異常局放信號，但當敲擊GIS母線筒時，該局放信號又會出現，由此可以確認局放異常缺陷的存在。根據前期的局放跟蹤測量結果以及該GIS的母線支架主要裝設在每節的兩端（采用2.2M氣室）的結構特點，初步判斷放電源應在1215間隔母線位置。雖然SF6氣體分解物測試結果無異常，但也不排除是由于母線氣室太長太大取氣口離放電源過遠而導致的。

近兩年來對該站GIS進行的局部放電測試均未發現異常，而本次局放信號的位置為110kV母線氣室靠110kV四桂線1215間隔B相法蘭連接處，并伴有間歇性放電聲音。為了確保該站GIS設備的安全、穩定運行，進一步查明局部放電原因，決定對該GIS設備局放信號異常間隔進行解體檢查。但由于黨的十八大即將召開且缺少部分備品備件，為了確保十八大召開期間的可靠供電，經多方技術專家會商后定于十八大后對該站存在局放異常信號的GIS設備進行解體檢查，解體前采取的主要控制措施如下：

（1）運行人員每天對110kV桂山站GIS設備進行一次特巡，特巡時要關掉GIS室內抽風機，然后靠近局放信號異常的間隔聽有無異常放電聲或其它異常，發現問題及時匯報;

（2）檢修人員每周對110kV桂山站GIS設備進行一次SF6分解物測試，分析SF6分解物有無異常，發現異常及時上報;

（3）配合電科院每周對該站GIS設備進行一次局放帶電測試，以跟蹤局放信號的發展趨勢;

（4）協同廠家制定解體檢查處理方案，并在停電解體檢查前做好施工的各項準備工作，確保解體檢查工作順利開展，使對用戶停電造成的影響降到最低，最大限度的滿足用戶正常用電。

3 解體檢查情況

經過前期的局放跟蹤測量，初步判定放電源應在1215間隔母線筒位置。打開母線筒位置的手孔蓋向內觀察，發現B相母線導體的支撐絕緣子上表面存在大量黑色粉末，如圖3所示。將母線上部刀閘部分拆除，發現母線盆式絕緣子外表光潔，未發現明顯放電點。

進一步將GIS母線上部三相盆式絕緣子拆除，觀察三相母線導體情況，未發現明顯放電點，但B相母線嚴重松動，用手抓住B相母線導體與上部絕緣盆連接的觸頭部分，可輕易轉動B相母線，說明其母線固定位置存在松動。

對發現黑色粉末的B相支撐絕緣子處進一步解體，發現窩頭內部以及相應的母線導體位置均存在大片燒蝕痕跡，如圖4所示。

通過對110kV桂山站母線支撐絕緣子上的黑色粉末進行X熒光元素分析，發現檢測出的金屬元素主要是銅（Cu），另有少量鐵（Fe）、銅（Cu）、錳（Mn）、銀（Ag）。

4 缺陷原因分析

通過解體檢查可以發現，110kV桂山站110kV GIS設備的母線是利用支撐絕緣子固定在母線筒內，如圖3所示。母線穿過固定在支撐絕緣子上的窩頭，再由頂絲將窩頭和母線固定，如圖5所示。該型號GIS設備的母線固定方式存在設計上隱患，固定窩頭與母線導體的頂絲沒有采取任何緊固措施，在運行過程中，該部位長期受電動力的作用，造成此部位松動，從而使窩頭與導體接觸不良，形成懸浮電位，產生局部放電。經過對110kV桂山站GIS母線的排查，發現其它多處窩頭位置也存在不同程度的松動現象。

由此可以判定，該局放信號異常缺陷的原因是母線固定方式設計不合理，110kV四桂線B相母線支撐絕緣子處固定頂絲的松動，造成支撐絕緣子上的窩頭和導體接觸不良所致。

5 結論與建議

（1）該類型GIS設備的母線固定方式存在設計上的隱患，固定窩頭與母線導體的頂絲沒有采取任何緊固措施，在運行過程中，造成松動的可能性較大。

（2）要求廠家從設計角度對母線的固定方式進行改進，同時嚴格按照GIS設備的安裝工藝要求對GIS設備的元器件進行安裝。對于桂山站GIS設備存在的問題，要求廠家在重新安裝時逐個緊固，并在窩頭頂絲的螺紋孔內涂抹厭氧膠，保證其與母線導體的可靠連接。

（3）對該類型GIS設備應加強局部放電帶電檢測力度，對未安裝GIS設備局部放電在線監測系統的110kV GIS設備進行定期帶電局部放電測試。

6 結語

GIS設備在運行中的事故與故障時有發生，為了控制GIS設備事故與故障的發生，我們需加強GIS設備的出廠監造及見證、強化GIS設備的運維管理，不斷提高GIS設備的運行可靠性。目前，防止GIS設備事故與故障發生的有效措施是對GIS進行帶電局放測試或安裝GIS局放在線監測系統以實現對其狀態的實時監測，同時加強對SF6氣體的微水、分解物等的測試，以便及時發現GIS設備存在的隱患，有效保證GIS設備的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]李興旺，盧啟付等.氣體絕緣開關設備局部放電特高頻在線監測技術及應用[J].廣東電力，2012（6）.

[2]朱德恒，嚴璋，談克雄等.電氣設備狀態監測與故障診斷技術.北京：中國電力出版社，2009：237-242.

[3]陳錦清，鄭曉光.GIS故障檢測新技術[J].廣東電力，2001（5）：43-45.

[4]邱毓昌.用超高頻法對GIS進行絕緣在線監測[J].高壓電器，1997，33（4）：36-40.endprint

【摘 要】 陽江供電局110kV桂山站GIS設備局部放電帶電測試中，首次檢測到局放異常信號并伴有異響，為了進一步查明該設備局部放電原因及預防GIS設備故障的發生，對該GIS設備進行了停電解體處理。本文就該缺陷產生的原因進行了分析，并提出了相應的防范措施。

【關鍵詞】 GIS ?局部放電 ?解體檢查

SF6全封閉組合電器（gas insulated switchgear，GIS）以其具有技術性能優良、可靠性高和占地面積少的特點，在110kV及以上電壓等級的電網中得到了廣泛應用。截至2013年底，廣東電網110kV及以上GIS設備數量共3434個間隔，同比增加了181個間隔，增幅達 ? ?5.56%，其中220kV GIS間隔898個，110kV GIS間隔2536個，無500kV GIS設備。

隨著我國電力事業的快速發展，GIS設備的規模日益擴大，但由于設備質量參差不齊、裝配清潔度不夠、元件選型不當、裝配工藝等引起的GIS設備事故率呈明顯的上升趨勢，嚴重威脅著電網的安全穩定運行。開展GIS局部放電檢測可以及時發現其存在的隱患，是保障電網安全運行的重要措施。本文針對GIS局部放電帶電檢測技術發現的一起110kV GIS設備局部放電異常缺陷進行了分析，通過對GIS的解體處理，查找故障原因并提出了處理措施。

1 設備概況

陽江供電局110kV桂山站110kV GIS設備為北京開關廠產品，型號為ZF4-110，出廠日期為2000年11月，于2002年5月投入運行，該站GIS設備運行多年來，運行情況良好。該站110kV母線為單母線接線方式，共包括2個主變間隔、2條出線間隔及1個母線PT間隔。

2 缺陷的發現及概況

2012年10月24日，我局在對110kV桂山站110kV GIS設備進行局部放電特高頻帶電測試時，首次發現110kV母線氣室靠110kV四桂線1215間隔B相部位有較強的局放信號，并伴有間歇性放電聲音。發現該異常局放信號后我們又對該GIS設備進行了局部放電超聲波檢測及SF6分解物測試，具體檢測結果如下。

從圖1所示的GIS局部放電特高頻測試結果可以看出，通過C2探頭測試得到最大局放電為768mV（標準值為≤50mV），高于標準值約15倍。

從圖2所示的GIS局部放電超聲波測試結果可以看出，幅值為48.2dB（標準值為≤30dB），超出18.2dB，約60.7%。

SF6分解物測試結果為：無SO2及H2S分解物，僅12151、12154刀閘、CT氣室CO含量為179μL/L，超出注意值。

后經多次的跟蹤測量，信號幅值逐漸減小，異響消失。同時發現該放電信號屬于間歇性放電，在復測時有時測不到異常局放信號，但當敲擊GIS母線筒時，該局放信號又會出現，由此可以確認局放異常缺陷的存在。根據前期的局放跟蹤測量結果以及該GIS的母線支架主要裝設在每節的兩端（采用2.2M氣室）的結構特點，初步判斷放電源應在1215間隔母線位置。雖然SF6氣體分解物測試結果無異常，但也不排除是由于母線氣室太長太大取氣口離放電源過遠而導致的。

近兩年來對該站GIS進行的局部放電測試均未發現異常，而本次局放信號的位置為110kV母線氣室靠110kV四桂線1215間隔B相法蘭連接處，并伴有間歇性放電聲音。為了確保該站GIS設備的安全、穩定運行，進一步查明局部放電原因，決定對該GIS設備局放信號異常間隔進行解體檢查。但由于黨的十八大即將召開且缺少部分備品備件，為了確保十八大召開期間的可靠供電，經多方技術專家會商后定于十八大后對該站存在局放異常信號的GIS設備進行解體檢查，解體前采取的主要控制措施如下：

（1）運行人員每天對110kV桂山站GIS設備進行一次特巡，特巡時要關掉GIS室內抽風機，然后靠近局放信號異常的間隔聽有無異常放電聲或其它異常，發現問題及時匯報;

（2）檢修人員每周對110kV桂山站GIS設備進行一次SF6分解物測試，分析SF6分解物有無異常，發現異常及時上報;

（3）配合電科院每周對該站GIS設備進行一次局放帶電測試，以跟蹤局放信號的發展趨勢;

（4）協同廠家制定解體檢查處理方案，并在停電解體檢查前做好施工的各項準備工作，確保解體檢查工作順利開展，使對用戶停電造成的影響降到最低，最大限度的滿足用戶正常用電。

3 解體檢查情況

經過前期的局放跟蹤測量，初步判定放電源應在1215間隔母線筒位置。打開母線筒位置的手孔蓋向內觀察，發現B相母線導體的支撐絕緣子上表面存在大量黑色粉末，如圖3所示。將母線上部刀閘部分拆除，發現母線盆式絕緣子外表光潔，未發現明顯放電點。

進一步將GIS母線上部三相盆式絕緣子拆除，觀察三相母線導體情況，未發現明顯放電點，但B相母線嚴重松動，用手抓住B相母線導體與上部絕緣盆連接的觸頭部分，可輕易轉動B相母線，說明其母線固定位置存在松動。

對發現黑色粉末的B相支撐絕緣子處進一步解體，發現窩頭內部以及相應的母線導體位置均存在大片燒蝕痕跡，如圖4所示。

通過對110kV桂山站母線支撐絕緣子上的黑色粉末進行X熒光元素分析，發現檢測出的金屬元素主要是銅（Cu），另有少量鐵（Fe）、銅（Cu）、錳（Mn）、銀（Ag）。

4 缺陷原因分析

通過解體檢查可以發現，110kV桂山站110kV GIS設備的母線是利用支撐絕緣子固定在母線筒內，如圖3所示。母線穿過固定在支撐絕緣子上的窩頭，再由頂絲將窩頭和母線固定，如圖5所示。該型號GIS設備的母線固定方式存在設計上隱患，固定窩頭與母線導體的頂絲沒有采取任何緊固措施，在運行過程中，該部位長期受電動力的作用，造成此部位松動，從而使窩頭與導體接觸不良，形成懸浮電位，產生局部放電。經過對110kV桂山站GIS母線的排查，發現其它多處窩頭位置也存在不同程度的松動現象。

由此可以判定，該局放信號異常缺陷的原因是母線固定方式設計不合理，110kV四桂線B相母線支撐絕緣子處固定頂絲的松動，造成支撐絕緣子上的窩頭和導體接觸不良所致。

5 結論與建議

（1）該類型GIS設備的母線固定方式存在設計上的隱患，固定窩頭與母線導體的頂絲沒有采取任何緊固措施，在運行過程中，造成松動的可能性較大。

（2）要求廠家從設計角度對母線的固定方式進行改進，同時嚴格按照GIS設備的安裝工藝要求對GIS設備的元器件進行安裝。對于桂山站GIS設備存在的問題，要求廠家在重新安裝時逐個緊固，并在窩頭頂絲的螺紋孔內涂抹厭氧膠，保證其與母線導體的可靠連接。

（3）對該類型GIS設備應加強局部放電帶電檢測力度，對未安裝GIS設備局部放電在線監測系統的110kV GIS設備進行定期帶電局部放電測試。

6 結語

GIS設備在運行中的事故與故障時有發生，為了控制GIS設備事故與故障的發生，我們需加強GIS設備的出廠監造及見證、強化GIS設備的運維管理，不斷提高GIS設備的運行可靠性。目前，防止GIS設備事故與故障發生的有效措施是對GIS進行帶電局放測試或安裝GIS局放在線監測系統以實現對其狀態的實時監測，同時加強對SF6氣體的微水、分解物等的測試，以便及時發現GIS設備存在的隱患，有效保證GIS設備的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]李興旺，盧啟付等.氣體絕緣開關設備局部放電特高頻在線監測技術及應用[J].廣東電力，2012（6）.

[2]朱德恒，嚴璋，談克雄等.電氣設備狀態監測與故障診斷技術.北京：中國電力出版社，2009：237-242.

[3]陳錦清，鄭曉光.GIS故障檢測新技術[J].廣東電力，2001（5）：43-45.

[4]邱毓昌.用超高頻法對GIS進行絕緣在線監測[J].高壓電器，1997，33（4）：36-40.endprint