一起500kVGIS母線壓變閃絡故障分析

張鵬飛

摘要：針對某站GIS母線PT發生的一起閃絡故障，通過PT返廠解體以及電氣試驗分析得出，盆式絕緣子表面存在異物是導致本次故障的直接原因。PT解體后發現絕緣子表面未出現樹枝狀放電痕跡或被燒蝕出深槽，分析認為是設備振動導致異物掉落附著于絕緣子表面，從而引發閃絡故障。為此，提出了加大同類型PT的局部放電帶電檢測力度，尤其是水平絕緣盆子處的自由微粒缺陷檢測等的建議。

關鍵詞：GIS;母線PT;解體分析;閃絡

0 引言

目前GIS設備在變電站內的應用越來越普及，但現階段GIS設備的裝配工藝及材料質量還存在一些問題，在GIS設備投運后會導致設備絕緣性能下降，引起設備發生閃絡、放電等故障。

1 故障概況

2017-01-10，某站執行網調停役操作。2017-01-10T23：32：44，5022開關分閘;23：34：27，5023開關分閘;2017-01-10T00：02：09，50222分閘;00：03：58，50221分閘;00：05：52，50231分閘;00：06：04，500 kVⅡ母線兩套母差保護（故障相：A相）均動作出口跳開Ⅱ母上5012、5042開關。該站GIS設備投運時間為2016年4月。工作人員現場檢查發現500 kVⅡ母線PT氣室外殼有放電痕跡，如圖1所示。

工作人員現場檢查氣室表計，Ⅱ母線PT氣室及母線氣室SF6壓力正常（0.55 MPa）。

工作人員現場對發生故障的PT氣室SF6氣體分解物進行檢測，結果異常：SO2為131.8 μL/L，H2S為44.5 μL/L（兩者正常值皆不應超過1 μL/L）。

2 返廠試驗

2017-02-14，對發生故障的PT進行了返廠試驗分析，對PT的絕緣電阻、勵磁特性、準確度及繞組直流電阻進行了測量。

2.1? ? 絕緣電阻測量

工作人員在解體前對發生故障的PT進行各繞組之間及對地的絕緣電阻測量，測量結果如表1所示。

從表1可以看出，發生故障的PT繞組間及對地的絕緣電阻測量結果均大于1 000 MΩ，符合試驗規程要求，試驗結果無異常。

2.2? ? 勵磁特性測量

工作人員在解體前對發生故障的PT進行勵磁特性測量，測量結果如表2和圖2所示。

勵磁特性數據和出廠試驗值相比未見明顯差別。

2.3? ? 準確度測量

工作人員在解體前對發生故障的PT進行準確度測量，測量結果符合試驗規程要求。

2.4? ? 直流電阻測量

工作人員在解體前對發生故障的PT進行繞組直流電阻測量，測量結果如表3所示。

繞組直流電阻值測量結果未發現明顯異常。

2.5? ? 解體情況

工作人員在廠內對發生故障的PT進行了解體分析。打開二次端子盒發現部分二次出線端子存在電弧灼傷現象，這可能是內部放電后導致外殼電位升高，部分與外殼連接的端子對其他處于低電位的端子放電造成的。

部分二次出線的護套和夾件接觸的地方也有放電擊穿的痕跡，如圖3所示。其固定屏蔽板的螺栓處有明顯的放電燒蝕痕跡。

在夾件與上底座固定螺栓處有明顯的放電燒蝕痕跡，如圖4所示，這可能是夾件表面涂刷一層絕緣涂料，與上底座接觸不良，在放電時夾件和上底座存在電位差，導致放電燒蝕。

在屏蔽板與上底座連接螺栓處及不同屏蔽板的接觸部分也發現了放電燒蝕痕跡，這可能是屏蔽板和上底座，以及不同屏蔽板之間未充分接觸，在發生故障時有較大電位差導致放電燒蝕造成的。

3 故障原因分析

根據上述故障現象及解體情況，分析引發該站500 kV II母線PT故障的原因如下：

3.1? ? 初步排除由諧振過電壓引發故障

由于發生故障前I母線和II母線并列運行，II母線發生諧振時也會在I母線的電壓上反映出來，但I母線電壓一直正常，因而可以排除諧振過電壓引發的故障。

3.2? ? PT返廠試驗未發現明顯問題

將發生故障的PT返廠進行絕緣電阻、勵磁特性、準確度及繞組直流電阻試驗，試驗數據表明發生故障的PT內部絕緣狀態良好，未發現明顯問題。初步排除是內部絕緣缺陷導致放電產物落到水平絕緣盆子上引發的放電。

3.3? ? 盆式絕緣子表面存在異物是導致本次故障的直接原因

閃絡沿盆式絕緣子表面發生，但絕緣子表面未出現樹枝狀放電痕跡或被燒蝕出深槽，因而并非由絕緣子自身缺陷引發，而是開關多次動作導致PT振動，異物從上方掉落附著于絕緣子表面，導致電場畸變發生局部放電并引發閃絡，短路電流從絕緣子與一次繞組連接線間、法蘭與螺栓間流過，導致連接線被燒斷、法蘭被燒蝕，熔融物從螺栓處噴出，同時將PT內部的繞組表面熏黑。

4 結論

（1）鑒于本次故障誘因在于異物掉落，而非PT結構設計或設備質量等問題，因而I母線不需要再更換同型號PT。

（2）GIS設備驗收階段需要提升對安裝單位的管理要求，督促安裝單位提高安裝工藝水平。

（3）工作人員應加大對同類型PT的局部放電帶電檢測力度，尤其是水平絕緣盆子處的自由微粒缺陷檢測。

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