一起GIS設備放電故障分析與處理

査流芳 章莉 龐瑾 韓亞平

摘要：本文介紹并分析了某500kV開關站一起隔離開關氣室放電的相關情況。通過故障波形圖分析、隔離開關氣室解體檢查、現場測試等手段精確定位故障原因，并及時采取了修復措施。為后續類似工作的開展提供了寶貴的經驗借鑒。

關鍵詞：500kV GIS設備;放電故障;SF6氣體

1.事件描述

某500kV開關站采用3/2接線，帶母聯分段開關，且并聯高壓電抗器，共計6串，其中1串不完整串，5串完整串。該開關站有4條出線。#1～#6主變壓器分別通過500kV充油電纜、GIL形式連接至500kV GIS開關站。GIS設備采用的是國產ZF8A-550型。

某日現場正執行3號主變壓器的GIL與GIS設備對接相關工作，開關站A、B兩個斷路器開關跳閘，跳閘發生時且根據現場工作人員反饋，跳閘瞬間在C隔離開關附近聽到一聲“啪”的巨響，由此可初步判斷該隔離開關內部發生放電擊穿現象。

2.事件原因分析

事件發生后第一時間對保護裝置以及故障錄波裝置進行了查看。確定了此次保護動作過程為A、B斷路器開關短引線保護動作跳開開關，B開關過流II段保護動作跳開B開關，具體情況如下：

（1）A、B短引線保護動作

事件發生時3號主變出線隔刀斷開，A、B斷路器處于運行狀態，開關短引線保護正常投入，當天下午保護動作，跳開A、B開關，保護正確動作。

（2）B開關保護動作

2號主變差動未進行帶負荷向量校驗，B開關過流II段保護投入，保護動作定值0.3A（一次值1500A），0.01S。故障時主變高壓側零序電流3I0達4750A，B相電流達到1560A以上，滿足B開關過流II段動作邏輯及定值，保護正確動作。

（3）2號主變過流I段保護動作

2號主變差動保護帶負荷向量未測，現場主變過流I段投定值0.93（1860A），0s。16：32：03 2號主變保護過流I段動作，動作時過流值達0.98（1960A），達到保護動作定值，保護正確動作。

根據GIL與GIS設備對接工作方案要求，需對相關氣室進行回收氣體處理。而跳閘事件發生時現場正在執行對氣室（C隔離開關氣室）B相進行氣體回收，現場壓力表顯示為“0”。現場仔細檢查設備結構后發現，C隔離開關雖處于斷開狀態，但其觸頭的一端仍處于帶電運行狀態，且隔離開關靠近分支母線側的盆子為通盆子，如下圖所示，紅色區域為帶電部分。

由于隔離開關與分支母線之間采用的是相通絕緣盆子，即氣室之間互通。現場在對氣室進行氣體回收的同時，分支母線氣室的SF6氣體也一同被回收了。隨著SF6氣體的減少，氣室內絕緣裕度逐漸降低，當降低到一定程度后，發生絕緣擊穿放電。

為了進一步查明放電原因，現場對隔離開關氣室以及分支母線所在氣室進行了解體檢查。檢查發現分支母線內部筒壁及端部盆子（近斷路器側）未有明顯放電現象，但與隔離開關之間的絕緣盆子存在明顯樹枝狀放電跡象，盆子內側部分已被碳化，表面附著有大量的白色粉末狀物質;位于隔離開關附近的筒壁已被電弧所灼傷，呈現出不同程度的凹痕，且附著有小塊金屬物質;隔離開關本體除了觸頭底座上殘留有濺落的筒體鋁塊外，動靜觸頭內部均未發現放電跡象，觸指完好無損。因此可判定，放電點位于隔離開關與分支母線之間的絕緣盆子上，即氣室在失去絕緣介質SF6氣體后，根據沿面放電理論，將在絕緣盆子表面與氣室內部氣體介質之間產生放電通道，電場發生畸變，從而發生弧光放電，灼傷導體筒壁。現場解體設備情況如下圖所示：

3.處理結果

由于絕緣盆子經歷過放電，其絕緣性能已受到影響，現場無法對其進行修復，只能實施更換處理。而對于GIS設備筒壁及導體基座上存在的放電、灼傷痕跡，可通過現場進行打磨修復處理，使其平整度滿足設備工藝要求即可。

設備修復完成后，對相關氣室進行抽真空處理，抽真空合格后再沖入SF6氣體，包扎靜置24小時，檢漏并測量微水，滿足要求。后續耐壓試驗與GIL一同進行，采取交接試驗標準，666kV，考核一分鐘，通過。目前該設備已投運將近一年，設備運行情況一切正常。

4.結論

GIS設備以其結構緊湊、運行安全可靠以及檢修周期長等特點而備受電力行業的青睞，尤其是核電領域，目前開關站均采用GIS成套設備實行電能的輸送與供應。但由于GIS設備連接部件多，對密封性等要求比較高，稍不符合要求，就有可能漏氣放電，影響設備安全穩定運行。另外對于GIS設備的隔離也應區分于常規電氣設備，除了傳統意義上的電氣絕對隔離外，還應注意氣室與氣室之間，即氣體通路方面，防止發生因隔離不完全而導致放電擊穿現象的發生。造成此次放電事件的根本原因為隔離未完全實施到位，現場工作人員對于設備的結構理解不深刻，從而誤將帶電氣室作為隔離氣室對待進行氣體回收。

參考文獻：

[1]邵先軍，何文林，劉浩軍，徐華，朱明曉，王紹安.基于數值仿真與多源聚類的GIS局部放電診斷與回歸分析.高電壓技術，2017年10期

[2]蘆竹茂，劉慶，王天正，俞華，劉雷.多種帶電檢測方法在GIS局部放電診斷中的綜合應用與研究.高壓電器，2017年10期;

作者簡介：查流芳，（1986）女，湖北鄂州市），（漢族），職稱（工程師），學歷（碩士研究生），研究方向（電力研究），單位名稱（國網安徽省電力有限公司蕪湖供電公司），單位所在省市（安徽省蕪湖市），單位郵編（241000）

第二作者姓名：（章莉）單位（國網安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）

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第四作者姓名：（韓亞平）單位（國網安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）

通訊作者（韓亞平）單位（國網安徽省電力有限公司蕪湖供電公司）