針對一起500kV變電站GIS故障分析討論

呂青媛 朱凡

摘 要：某年月日，某新建500kV站投運，10時41分3號主變帶電運行，12時53分3號主變差動保護跳閘，故障錄波顯示B相接地。經檢查，確認故障為500GIS（型號ZF16-252，山東泰開高壓開關有限公司，2008年12月出廠）213間隔避雷器B相與四通連接部位橫置絕緣子沿面放電，造成全站失電，故障影響范圍較大，造成嚴重的經濟損失。

關鍵詞：GIS；放電；保護；經驗

我國能源資源與能源消費呈逆向分布，特別是西南水電、三北（西北、東北、華北北部）風電和太陽能的大規模開發，決定了需要實施以電力為重點的能源大范圍配置?，F有500 kV 輸電系統的長距離輸送能力有限、跨大區電能交換能力和接入新能源能力嚴重不足，不能滿足清潔能源快速發展和能源大范圍配置的需要，同時輸電走廊緊缺、電網短路電流超標等問題愈來愈嚴重，客觀上要求加快實現電網升級。

從長遠來看，特高壓輸電網的發展對未來輸電和變電領域將產生重要的影響，因此，作為特高壓輸電網的新型開關設備——氣體絕緣組合開關設備（簡稱GIS）也越來越廣泛地應用于特高壓輸電網絡中，其具有結構緊湊、安裝迅速、不受外界環境影響、占地面積小、檢修周期長、運行可靠性高、受氣候條件影響較少等眾多的優點，特別適用于地形復雜或者地勢狹小的區域，多用于大型的電力樞紐。由于特高壓設備技術復雜，且都是首臺首套，沒有可供借鑒的運行維護經驗，而GIS設備是特高壓變電站的重要設備，是保證特高壓工程正常運行的基礎，一旦發生故障將導致非常嚴重的后果，使得特高壓線路解列甚至于全停。本文即從現實中一起案例中介紹一下GIS發生內部放電情況，造成站內停電的事例，并提出相關改進措施與經驗總結。

1 故障概述

在事發的當天天氣里，當時，某站天氣陰間多云，溫度約1℃。其具體的運行方式為，252、254開關在合位帶500kV2號母線運行，母聯201開關在合位，500kV1號母線帶500kV2號、3號主變運行；110千伏1、2號母線、112開關、101開關運行，113開關冷備用（113開關、113-1-2刀閘斷位、113-4刀閘在合位）；35千伏系統312、313開關熱備用。某站主接線圖如圖1所示（非故障時實際運行方式）。

2 動作概況

保護動作顯示，12時53分24秒，500kV3號主變差動保護動作，動作基本情況如下：

某年12月29日12：53：24：193 ；10ms 差動速斷動作，動作相別ABC；18ms 比例差動動作，動作相別ABC；18ms 工頻變化量差動動作，動作相別B；

當時故障最大差電流24.19Ie，高壓側最大電流5578.02A，中壓側最大電流1.83A，低壓側最大電流3.82A。

3 現場檢查情況

3.1 故障設備

GIS廠家：山東泰開高壓開關有限公司（以下簡稱泰開），型號：ZF16-252，出廠日期：2008年12月。

3.2 現場檢查試驗

故障發生后，現場立即進行了GIS外觀檢查，未見異常。某年12月30日，某對主變進行了繞組變形、油色譜分析、低電壓短路阻抗試驗，未見異常。后一年1月5日，現場對212間隔疑似故障部位進行解體檢查發現，500GIS的主變213間隔避雷器B相與四通連接部位橫置絕緣子沿面放電（見右圖）。

4 故障處理

1月5日，某配合省送變電公司、泰開進行了500kV GIS解體檢查，確定了故障點在213間隔避雷器B相與四通連接部位。1月6日起，送變電公司配合廠家對213-4刀閘B相氣室開始進行更換。目前故障仍在處理中。

經現場檢查和對故障部位分析認為，該次故障的原因為：213間隔電流互感器由于在驗收中發現CT變比小進行了更換，導致213間隔進行了2次拆裝，拆裝環節的增多導致雜質引入的增多，該故障部位盆式絕緣子為橫向布置，增加了雜質沉積的可能，導致盆子表面潔凈程度不足，存在金屬顆粒、分成等雜質。同時，避雷器間隔在進行設備耐壓時進行了隔離，該處未經受耐壓及老煉考驗，設備帶電運行后，在電場力的作用下，殼體內的金屬微粒和粉塵逐漸聚集，最終于投運后2小時12分后導致放電。

5 總結分析

目前，GIS的交接驗收試驗需進行主回路工頻耐壓試驗和“老煉”處理，但試驗不能帶避雷器進行，故障部位盆式絕緣子由于和避雷器直接連接，導致耐壓試驗和“老煉”試驗無法檢驗其表面的金屬微粒和粉塵雜質。并在今后的工作總結中要做到以下兩點：

（1）GIS交接驗收試驗時，增加避雷器安裝后的最高運行電壓下的“老煉”試驗，試驗的同時進行局部放電測試。

（2）加強現場施工監督，嚴把施工工藝，盡量減少金屬微粒和粉塵雜質沉積。

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