漫灣電廠220kVGIS設(shè)備母線故障分析及處理

吳勁波，李建剛，蔡紅猛

（華能瀾滄江股份有限公司漫灣水電廠，云南 臨滄 675805）

漫灣電廠220kVGIS設(shè)備母線故障分析及處理

吳勁波，李建剛，蔡紅猛

（華能瀾滄江股份有限公司漫灣水電廠，云南 臨滄 675805）

主要闡述了漫灣電廠220kVGIS設(shè)備母線故障發(fā)生的情況及分析處理過程；故障發(fā)生后我們通過零起升流等試驗(yàn)來查找故障的準(zhǔn)確位置，經(jīng)過討論研究分析故障產(chǎn)生的原因得出處理方案，通過GIS大修徹底對(duì)設(shè)備存在的缺陷進(jìn)行處理，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

220kVGIS；故障分析；大修；故障處理；

1 前言

GIS是“氣體絕緣開關(guān)設(shè)備”（GasInsulated Switchgear）的簡(jiǎn)稱，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體，這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。GIS的優(yōu)點(diǎn)在于占地面積小，可靠性高，安全性強(qiáng)，維護(hù)工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。GIS設(shè)備自20世紀(jì)60年代實(shí)用化以來，已廣泛應(yīng)用于高壓、超高、特高壓領(lǐng)域。

漫灣電廠220kV變電站承擔(dān)著電廠2、8號(hào)機(jī)組上網(wǎng)及云南電網(wǎng)220kV下關(guān)變、丁家莊變以及新云變等220kV變電站電能輸入任務(wù)，其配電裝置為西安高壓開關(guān)廠與日本三菱公司聯(lián)合研制生產(chǎn)220kVGIS設(shè)備，屬西安高壓開關(guān)廠第一代220kVGIS設(shè)備，該組合電器設(shè)備主要包括：SFMT型斷路器、252/363-GR/GL型隔離開、252/363-GRE-A型快速接地開關(guān)、252/363-GRE型接地開關(guān)、KCH-44N型氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、KCH-44M型氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、TCH-10型手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、BS型電流互感器、SU型電壓互感器、252-T型氧化鋅避雷器、主母線導(dǎo)體、現(xiàn)地控制柜、附屬管路和壓縮空氣供給等設(shè)備組成。設(shè)備于1994年8月出廠，于1995年6月投入運(yùn)行。漫灣電廠220kVGIS設(shè)備作為220kV變電站的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 故障概述

12月18日00:27:18，220kV母差保護(hù)A、B套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，220kVⅠ段母線上所帶2號(hào)主變高壓側(cè)斷路器202、漫下Ⅰ回線出線斷路器232、漫丁Ⅰ回線出線斷路器231跳閘，動(dòng)作至跳閘出口時(shí)間為7.5ms，故障設(shè)備為Ⅰ母A相。同時(shí)漫下Ⅰ回線主二保護(hù)縱聯(lián)距離保護(hù)動(dòng)作,動(dòng)作時(shí)間為99ms，故障測(cè)距為0km，故障設(shè)備為A相。

保護(hù)動(dòng)作跳閘后，對(duì)2號(hào)機(jī)組各設(shè)備及220kVGIS設(shè)備外觀進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)問題。為確定故障點(diǎn)及故障類型，通過零起升壓試驗(yàn)，依次對(duì)2號(hào)發(fā)變組、202斷路器間隔、220kVⅠ母等一次設(shè)備進(jìn)行檢查。07:20當(dāng)用2號(hào)機(jī)組帶Ⅰ母線進(jìn)行零起升壓試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組電壓由10%額定電壓升至30%額定電壓過程中，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)母聯(lián)斷路器212間隔Ⅰ母?jìng)?cè)有電弧燃燒聲音。

根據(jù)零起升壓試驗(yàn)過程中現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，基本可以確定故障點(diǎn)在220kVⅠ母2121隔離開關(guān)A相連接處，故障原因?yàn)?121隔離開關(guān)A相連接Ⅰ母盆式絕緣子擊穿。故障點(diǎn)在系統(tǒng)中的位置如圖1所示。

圖1 故障點(diǎn)

3 開蓋檢查情況

（1）2121隔離開關(guān)A相與Ⅰ母Ⅰ段連接處母線脫落，脫落處母線外殼內(nèi)管壁有明顯電弧灼燒痕跡。

（2）母線導(dǎo)體脫落處接頭母線支撐絕緣子燒毀。

（3）Ⅰ母Ⅰ段與2121隔離開關(guān)連接盆式絕緣子（三相）、與2901隔離開關(guān)連接盆式絕緣子（A相）因電弧、高溫?fù)p壞。

（4）Ⅰ母Ⅰ段、Ⅱ段連接盆式絕緣子頂部發(fā)黑，絕緣子可能損壞。

（5）Ⅰ母212斷路器間隔段（15間隔）、母線PT間隔段（14間隔）外殼內(nèi)管壁絕緣漆因高溫脫落。

（6）對(duì)220kVGISⅠ母Ⅰ段母線管有懷疑的3個(gè)部位的母線管外部進(jìn)行了滲透檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)裂紋等超標(biāo)缺陷。

4 原因分析

根據(jù)故障現(xiàn)象及開蓋檢查情況，因?yàn)槭菑S家初期產(chǎn)品，設(shè)備設(shè)計(jì)、制造及安裝等方面存在的不足，母線導(dǎo)體與母線連接件連接處間隙過大，開關(guān)站與廠房連接振動(dòng)較大，加之?dāng)嗦菲鞣趾险駝?dòng)及多年長(zhǎng)期運(yùn)行，母線導(dǎo)體梅花觸頭發(fā)熱、變形、老化松動(dòng)偏移原位置與外殼絕緣距離不足產(chǎn)生放電現(xiàn)象，最終達(dá)到短路跳閘。表1、2為故障氣室SF6氣體分解產(chǎn)物測(cè)定報(bào)告和微水檢測(cè)報(bào)告

5 處理方法

（1）母線導(dǎo)體與母線連接件連接處間隙測(cè)量，測(cè)量方法為：移動(dòng)母線導(dǎo)體，使其與一側(cè)的導(dǎo)體止位螺釘與導(dǎo)向桿的間隙為0，測(cè)量另一側(cè)導(dǎo)體屏蔽罩與止位螺釘中心孔的間隙，對(duì)母線導(dǎo)體兩端間隙之和大于28mm的必須加墊處理（圖2）。

圖2 間隙測(cè)量

（2）加墊完畢后裝復(fù)母線導(dǎo)體，將導(dǎo)體調(diào)整至兩端間隙均衡，對(duì)導(dǎo)體兩端間隙進(jìn)行復(fù)核，間隙復(fù)核合格后安裝母線導(dǎo)體鎖定螺栓。復(fù)檢方案的檢測(cè)方法是通過在極限情況下，測(cè)試導(dǎo)電桿端頭屏蔽罩與止位螺釘中心之間的間隙，推算出梅花觸指的有效接觸深度，從而保證可靠接觸。

1）主母線導(dǎo)體一側(cè)是盆式絕緣子，另一側(cè)是絕緣支持臺(tái)

要求：移動(dòng)母線導(dǎo)體，使其導(dǎo)體一端端頭與盆式絕緣子側(cè)梅花觸頭座的間隙為0，測(cè)量另一側(cè)導(dǎo)體屏蔽罩與止位螺釘中心孔的間隙A1，其值應(yīng)為23±5mm，即18~28mm范圍內(nèi)（圖3）。

圖3 一側(cè)為盆式絕緣子，另一側(cè)為絕緣支持臺(tái)

2）主母線導(dǎo)體兩側(cè)均為絕緣支持臺(tái)

要求：移動(dòng)母線導(dǎo)體，使其與一側(cè)止位螺釘與導(dǎo)向桿的間隙為0，測(cè)量另一側(cè)導(dǎo)體屏蔽罩與止位螺釘中心孔的間隙A2，其值應(yīng)為21±6mm，即15~27mm范圍內(nèi)（圖4）。

圖4 兩側(cè)均為絕緣支持臺(tái)

圖5 測(cè)量母線導(dǎo)體間隙（單邊）

（3）對(duì)母線連接件、分支母線進(jìn)行檢查，接頭處無松動(dòng)、過熱跡象，導(dǎo)體表面光滑無毛刺，各接頭連接螺栓、定位螺栓緊固。

6 處理過程

由于漫灣電廠220kV開關(guān)電站是臨滄電網(wǎng)與主網(wǎng)連接的重要通道，故障發(fā)生后，臨滄電網(wǎng)的負(fù)荷功率受限，且安全穩(wěn)定運(yùn)行可靠性降低。為盡快恢復(fù)220kV開關(guān)電站正常運(yùn)行，于2012年12月28日~2013年1月11日，共計(jì)15d進(jìn)行搶修，對(duì)故障損壞設(shè)備更換、修復(fù)受損設(shè)備外，在不影響搶修進(jìn)度的情況下，計(jì)劃對(duì)Ⅰ母Ⅰ段、Ⅱ母全段主母線進(jìn)行全面檢查、220kV開關(guān)站微水超標(biāo)氣室處理、201斷路器漏氣處理、操作氣源管路改造工作。搶修后對(duì)故障設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)、零起升壓試驗(yàn)正常后投入正常運(yùn)行。

圖6 墊片加裝位置圖

但因設(shè)備設(shè)計(jì)、制造及安裝等方面存在的不足，過大、設(shè)備氣室SF6氣體微水含量反復(fù)超標(biāo)、設(shè)備氣室漏氣等缺陷。為保證電網(wǎng)、電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，電廠2014年7月開展220kVGIS設(shè)備大修工作，此次大修對(duì)GIS設(shè)備母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)本體及操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢修，消除存在的母線間隙過大、SF6氣體微水含量反復(fù)超標(biāo)、設(shè)備氣室漏氣等缺陷，并對(duì)部分管路進(jìn)行改造，以提高設(shè)備的健康運(yùn)行水平。

（1）對(duì)導(dǎo)體間隙值超出標(biāo)準(zhǔn)值（≤28mm）的進(jìn)行加墊處理，共計(jì)15處。墊子種類分為5mm和10mm厚度兩種。

（2）在檢修過程中發(fā)現(xiàn)母線導(dǎo)體止位螺栓安裝固定方向存在較多錯(cuò)誤,均已調(diào)整為止位螺栓由上向下↓固定，共對(duì)13個(gè)止位螺栓安裝固定方向進(jìn)行調(diào)整，其中還發(fā)現(xiàn)一處未安裝止位螺栓進(jìn)行了安裝。

7 結(jié)束語

通過GIS大修，設(shè)備存在的缺陷得到了徹底處理。投入運(yùn)行后定期對(duì)SF6壓力、分解產(chǎn)物及微水進(jìn)行檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常，利用便攜式高頻局部放電帶電檢測(cè)儀和超聲局放檢測(cè)儀對(duì)個(gè)試點(diǎn)的放電強(qiáng)度、放電相位等進(jìn)行檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常。通過此次故障分析及處理，對(duì)220kVGIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)、拆裝工序、工藝要求、注意事項(xiàng)有了更加深刻的了解，同時(shí)也為今后類似的GIS設(shè)備故障解決和檢修積累了非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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TM595

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1672-5387（2017）05-0068-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.05.017

2016-05-16

吳勁波（1986-），男，工程師，從事電氣一次專業(yè)研究工作。