220 kV組合電器局部放電缺陷的處理

隋 恒，董萬(wàn)光，趙 宇

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東 聊城 252000)

0 引言

某220 kV變電站220 kV組合電器設(shè)備為三相分體式結(jié)構(gòu)，型號(hào)ZF16-252/3150-50，投運(yùn)日期為2012年6月。投運(yùn)后按規(guī)定周期進(jìn)行局部放電帶電檢測(cè)。

1 缺陷檢測(cè)經(jīng)過(guò)

對(duì)該站組合電器進(jìn)行局部放電檢測(cè)時(shí)，利用特高頻檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變220 kV側(cè)201間隔A相附近有異常信號(hào)。檢測(cè)時(shí)，傳感器1固定在A相的盆式絕緣子上，傳感器2放置在A相附近，朝向空氣，用于檢測(cè)背景信號(hào)。由特高頻檢測(cè)圖譜可見(jiàn)，2個(gè)傳感器檢測(cè)到的特高頻信號(hào)均具有工頻相關(guān)性，每20 ms內(nèi)存在兩簇信號(hào)，信號(hào)幅值穩(wěn)定，與懸浮放電特征相符。2號(hào)傳感器為移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)傳感器，接收A相附近不同位置和方向信號(hào)，并將示波器的掃描速度提高至50 ns/格，便于清楚地比較信號(hào)間時(shí)差。經(jīng)多次測(cè)試，1號(hào)傳感器信號(hào)幅值均遠(yuǎn)大于2號(hào)，且信號(hào)在時(shí)間上也均超前于2號(hào)，說(shuō)明1號(hào)傳感器首先檢測(cè)到信號(hào)，隨后信號(hào)經(jīng)衰減后被2號(hào)傳感器捕獲，放電源在氣室內(nèi)部。

在刀閘外壁上增加3號(hào)超聲波傳感器，測(cè)試圖譜表明，特高頻與超聲脈沖信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，具有明顯的工頻相關(guān)性，信號(hào)來(lái)自同一個(gè)放電源。

設(shè)置1～3號(hào)傳感器，采用聲電聯(lián)合延時(shí)定位法對(duì)放電源進(jìn)行精確定位，其中1號(hào)和2號(hào)傳感器為超聲波傳感器，3號(hào)為特高頻傳感器，三者在201-3 A相刀閘外壁由上至下排列進(jìn)行測(cè)試。

由測(cè)試圖譜可見(jiàn)，1號(hào)超聲波脈沖在時(shí)間上超前于2號(hào)超聲波脈沖，信號(hào)源應(yīng)該更靠近1號(hào)傳感器[1]。對(duì)201-3氣室進(jìn)行SF6氣體成分及微水測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，未發(fā)現(xiàn)異常。

表1 201-3氣室SF6氣體成分及微水測(cè)試結(jié)果

2 缺陷分析

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)判斷放電信號(hào)為懸浮放電類型，放電源位于201-3刀閘氣室頂部靠近機(jī)構(gòu)位置。懸浮放電發(fā)生的原因是設(shè)備中某個(gè)部位由于沒(méi)有良好接地而積累了大量電荷，這些電荷與大地間形成電位差，差值逐漸增大后擊穿間隙發(fā)生放電[2]。

檢查201-3刀閘氣室結(jié)構(gòu)，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)輸入軸與齒輪傳動(dòng)軸的齒輪相互咬合，齒輪傳動(dòng)軸下端扁口與絕緣桿上端卡槽插接，三者緊密接觸，同為地電位；絕緣桿下端的卡槽通過(guò)軸與刀閘齒條連接，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)齒條伸縮，完成刀閘的分合，兩者是高電位。

根據(jù)定位結(jié)果，放電源更靠近201-3刀閘氣室頂部位置，根據(jù)剖面圖結(jié)構(gòu)，此位置可能發(fā)生因接觸不良造成懸浮放電的位置有兩處，分別為：

(1) 傳動(dòng)輸入軸與齒輪傳動(dòng)軸的咬合面，此位置位于刀閘氣室頂部機(jī)構(gòu)內(nèi)。

(2) 齒輪傳動(dòng)軸與絕緣桿上端卡槽之間的插接面，此位置位于刀閘氣室內(nèi)。

對(duì)201-3刀閘A相氣室每周進(jìn)行跟蹤測(cè)試，通過(guò)比較信號(hào)幅值，發(fā)現(xiàn)在2個(gè)月檢測(cè)周期內(nèi)，放電幅值有緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。針對(duì)刀閘氣室放電情況，檢測(cè)人員及時(shí)申請(qǐng)停電檢查處理。

3 解體檢查

對(duì)1號(hào)主變220 kV側(cè)停電后，拆除刀閘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿并打開(kāi)刀閘上蓋，機(jī)構(gòu)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放電痕跡。隨后回收SF6氣體并打開(kāi)201-3刀閘氣室。在解構(gòu)刀閘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)絕緣桿上部鋁合金接頭卡槽內(nèi)有黑色粉末，卡槽側(cè)壁有摩擦和氧化痕跡，說(shuō)明傳動(dòng)軸扁口未與絕緣桿卡槽卡緊。氣室其他位置沒(méi)有放電痕跡，判斷放電原因是齒輪傳動(dòng)軸與絕緣桿卡槽的插接面接觸不良。

分析齒輪傳動(dòng)軸與絕緣桿接觸情況，二者側(cè)面和底面有三個(gè)接觸面，只要有一個(gè)接觸面能接觸良好，即可保證等電位，不會(huì)發(fā)生懸浮放電，因此二者三個(gè)面一定存在同時(shí)接觸不良的情況。

測(cè)量齒輪傳動(dòng)軸扁口的厚度和絕緣桿上部卡槽的寬度，分別為11.84 mm和12.32 mm。部件出廠規(guī)定兩者尺寸分別應(yīng)為11.90 mm和12.15 mm，尺寸差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差值的92 %，為不合格產(chǎn)品。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，可確定放電位置為201-3刀閘氣室齒輪傳動(dòng)軸下端扁口與絕緣桿上端卡槽插接處，放電原因?yàn)椴考庸ぞ炔粔?，造成插接部位接觸面空隙過(guò)大，導(dǎo)體在運(yùn)行時(shí)因電磁力作用產(chǎn)生震動(dòng)，并通過(guò)構(gòu)件傳遞到傳動(dòng)軸扁口與絕緣桿卡槽的插接位置，因插接位置接觸不良，震動(dòng)時(shí)在一瞬間彼此脫離，形成電位差而發(fā)生懸浮放電。局部放電會(huì)產(chǎn)生放電粉末，當(dāng)粉末積累到一定程度后，可能通過(guò)絕緣桿襯套與氣室上蓋間的縫隙掉入氣室，附著在支撐導(dǎo)體的絕緣子上，沿盆式絕緣子表面形成由上至下的放電通道，造成短路接地故障。

4 處理措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)解體情況，首先更換了尺寸合格的齒輪傳動(dòng)軸和絕緣桿，達(dá)到構(gòu)件尺寸標(biāo)準(zhǔn)，解決傳動(dòng)軸扁口與絕緣桿卡槽在側(cè)面接觸不良的情況。

為防止長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后插槽與傳動(dòng)軸扁口機(jī)械變形而接觸不良，在插槽底面中心位置安裝了等電位彈簧。利用彈簧的伸縮性使絕緣桿與齒輪傳動(dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中始終彈性連接，保證絕緣桿上部可靠接地。經(jīng)過(guò)上述處理，消除了該位置的放電隱患。