漫灣電廠220kVGIS設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設備母線故障發生的情況及分析處理過程；故障發生后我們通過零起升流等試驗來查找故障的準確位置，經過討論研究分析故障產生的原因得出處理方案，通過GIS大修徹底對設備存在的缺陷進行處理，保證設備的安全運行。

220kVGIS；故障分析；大修；故障處理；

1 前言

GIS是“氣體絕緣開關設備”（GasInsulated Switchgear）的簡稱，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設備，包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等，經優化設計有機地組合成一個整體，這些設備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。GIS的優點在于占地面積小，可靠性高，安全性強，維護工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。GIS設備自20世紀60年代實用化以來，已廣泛應用于高壓、超高、特高壓領域。

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

2 故障概述

12月18日00:27:18，220kV母差保護A、B套差動保護動作，220kVⅠ段母線上所帶2號主變高壓側斷路器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，動作至跳閘出口時間為7.5ms，故障設備為Ⅰ母A相。同時漫下Ⅰ回線主二保護縱聯距離保護動作,動作時間為99ms，故障測距為0km，故障設備為A相。

保護動作跳閘后，對2號機組各設備及220kVGIS設備外觀進行檢查，未發現問題。為確定故障點及故障類型，通過零起升壓試驗，依次對2號發變組、202斷路器間隔、220kVⅠ母等一次設備進行檢查。07:20當用2號機組帶Ⅰ母線進行零起升壓試驗時，機組電壓由10%額定電壓升至30%額定電壓過程中，現場發現母聯斷路器212間隔Ⅰ母側有電弧燃燒聲音。

根據零起升壓試驗過程中現場檢查情況，基本可以確定故障點在220kVⅠ母2121隔離開關A相連接處，故障原因為2121隔離開關A相連接Ⅰ母盆式絕緣子擊穿。故障點在系統中的位置如圖1所示。

圖1 故障點

3 開蓋檢查情況

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

（2）母線導體脫落處接頭母線支撐絕緣子燒毀。

（3）Ⅰ母Ⅰ段與2121隔離開關連接盆式絕緣子（三相）、與2901隔離開關連接盆式絕緣子（A相）因電弧、高溫損壞。

（4）Ⅰ母Ⅰ段、Ⅱ段連接盆式絕緣子頂部發黑，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）外殼內管壁絕緣漆因高溫脫落。

（6）對220kVGISⅠ母Ⅰ段母線管有懷疑的3個部位的母線管外部進行了滲透檢驗，未發現裂紋等超標缺陷。

4 原因分析

根據故障現象及開蓋檢查情況，因為是廠家初期產品，設備設計、制造及安裝等方面存在的不足，母線導體與母線連接件連接處間隙過大，開關站與廠房連接振動較大，加之斷路器分合振動及多年長期運行，母線導體梅花觸頭發熱、變形、老化松動偏移原位置與外殼絕緣距離不足產生放電現象，最終達到短路跳閘。表1、2為故障氣室SF6氣體分解產物測定報告和微水檢測報告

5 處理方法

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

圖2 間隙測量

（2）加墊完畢后裝復母線導體，將導體調整至兩端間隙均衡，對導體兩端間隙進行復核，間隙復核合格后安裝母線導體鎖定螺栓。復檢方案的檢測方法是通過在極限情況下，測試導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）主母線導體一側是盆式絕緣子，另一側是絕緣支持臺

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

圖3 一側為盆式絕緣子，另一側為絕緣支持臺

2）主母線導體兩側均為絕緣支持臺

要求：移動母線導體，使其與一側止位螺釘與導向桿的間隙為0，測量另一側導體屏蔽罩與止位螺釘中心孔的間隙A2，其值應為21±6mm，即15~27mm范圍內（圖4）。

圖4 兩側均為絕緣支持臺

圖5 測量母線導體間隙（單邊）

（3）對母線連接件、分支母線進行檢查，接頭處無松動、過熱跡象，導體表面光滑無毛刺，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開關電站是臨滄電網與主網連接的重要通道，故障發生后，臨滄電網的負荷功率受限，且安全穩定運行可靠性降低。為盡快恢復220kV開關電站正常運行，于2012年12月28日~2013年1月11日，共計15d進行搶修，對故障損壞設備更換、修復受損設備外，在不影響搶修進度的情況下，計劃對Ⅰ母Ⅰ段、Ⅱ母全段主母線進行全面檢查、220kV開關站微水超標氣室處理、201斷路器漏氣處理、操作氣源管路改造工作。搶修后對故障設備交流耐壓試驗、零起升壓試驗正常后投入正常運行。

圖6 墊片加裝位置圖

但因設備設計、制造及安裝等方面存在的不足，過大、設備氣室SF6氣體微水含量反復超標、設備氣室漏氣等缺陷。為保證電網、電廠的安全穩定運行，電廠2014年7月開展220kVGIS設備大修工作，此次大修對GIS設備母線、斷路器、隔離開關、接地開關本體及操作機構進行全面檢修，消除存在的母線間隙過大、SF6氣體微水含量反復超標、設備氣室漏氣等缺陷，并對部分管路進行改造，以提高設備的健康運行水平。

（1）對導體間隙值超出標準值（≤28mm）的進行加墊處理，共計15處。墊子種類分為5mm和10mm厚度兩種。

（2）在檢修過程中發現母線導體止位螺栓安裝固定方向存在較多錯誤,均已調整為止位螺栓由上向下↓固定，共對13個止位螺栓安裝固定方向進行調整，其中還發現一處未安裝止位螺栓進行了安裝。

7 結束語

通過GIS大修，設備存在的缺陷得到了徹底處理。投入運行后定期對SF6壓力、分解產物及微水進行檢測未發現異常，利用便攜式高頻局部放電帶電檢測儀和超聲局放檢測儀對個試點的放電強度、放電相位等進行檢測未發現異常。通過此次故障分析及處理，對220kVGIS設備的結構、拆裝工序、工藝要求、注意事項有了更加深刻的了解，同時也為今后類似的GIS設備故障解決和檢修積累了非常寶貴的經驗。

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TM595

B

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，從事電氣一次專業研究工作。