220 kV組合電器局部放電缺陷的處理

隋 恒，董萬光，趙 宇

(國網(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ZF16-252/3150-50，投運日期為2012年6月。投運后按規(guī)定周期進行局部放電帶電檢測。

1 缺陷檢測經(jīng)過

對該站組合電器進行局部放電檢測時，利用特高頻檢測儀發(fā)現(xiàn)1號主變220 kV側(cè)201間隔A相附近有異常信號。檢測時，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，用于檢測背景信號。由特高頻檢測圖譜可見，2個傳感器檢測到的特高頻信號均具有工頻相關(guān)性，每20 ms內(nèi)存在兩簇信號，信號幅值穩(wěn)定，與懸浮放電特征相符。2號傳感器為移動和旋轉(zhuǎn)傳感器，接收A相附近不同位置和方向信號，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間時差。經(jīng)多次測試，1號傳感器信號幅值均遠(yuǎn)大于2號，且信號在時間上也均超前于2號，說明1號傳感器首先檢測到信號，隨后信號經(jīng)衰減后被2號傳感器捕獲，放電源在氣室內(nèi)部。

在刀閘外壁上增加3號超聲波傳感器，測試圖譜表明，特高頻與超聲脈沖信號一一對應(yīng)，具有明顯的工頻相關(guān)性，信號來自同一個放電源。

設(shè)置1～3號傳感器，采用聲電聯(lián)合延時定位法對放電源進行精確定位，其中1號和2號傳感器為超聲波傳感器，3號為特高頻傳感器，三者在201-3 A相刀閘外壁由上至下排列進行測試。

由測試圖譜可見，1號超聲波脈沖在時間上超前于2號超聲波脈沖，信號源應(yīng)該更靠近1號傳感器[1]。對201-3氣室進行SF6氣體成分及微水測試，測試結(jié)果見表1，未發(fā)現(xiàn)異常。

表1 201-3氣室SF6氣體成分及微水測試結(jié)果

2 缺陷分析

現(xiàn)場檢測判斷放電信號為懸浮放電類型，放電源位于201-3刀閘氣室頂部靠近機構(gòu)位置。懸浮放電發(fā)生的原因是設(shè)備中某個部位由于沒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)，其傳動機構(gòu)中，傳動輸入軸與齒輪傳動軸的齒輪相互咬合，齒輪傳動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軸與刀閘齒條連接，在轉(zhuǎn)動時帶動齒條伸縮，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) 傳動輸入軸與齒輪傳動軸的咬合面，此位置位于刀閘氣室頂部機構(gòu)內(nèi)。

(2) 齒輪傳動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201-3刀閘A相氣室每周進行跟蹤測試，通過比較信號幅值，發(fā)現(xiàn)在2個月檢測周期內(nèi)，放電幅值有緩慢增長趨勢。針對刀閘氣室放電情況，檢測人員及時申請停電檢查處理。

3 解體檢查

對1號主變220 kV側(cè)停電后，拆除刀閘傳動機構(gòu)連桿并打開刀閘上蓋，機構(gòu)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)放電痕跡。隨后回收SF6氣體并打開201-3刀閘氣室。在解構(gòu)刀閘傳動機構(gòu)時，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，說明傳動軸扁口未與絕緣桿卡槽卡緊。氣室其他位置沒有放電痕跡，判斷放電原因是齒輪傳動軸與絕緣桿卡槽的插接面接觸不良。

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

測量齒輪傳動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，尺寸差超過標(biāo)準(zhǔn)差值的92 %，為不合格產(chǎn)品。

通過現(xiàn)場檢查，可確定放電位置為201-3刀閘氣室齒輪傳動軸下端扁口與絕緣桿上端卡槽插接處，放電原因為部件加工精度不夠，造成插接部位接觸面空隙過大，導(dǎo)體在運行時因電磁力作用產(chǎn)生震動，并通過構(gòu)件傳遞到傳動軸扁口與絕緣桿卡槽的插接位置，因插接位置接觸不良，震動時在一瞬間彼此脫離，形成電位差而發(fā)生懸浮放電。局部放電會產(chǎn)生放電粉末，當(dāng)粉末積累到一定程度后，可能通過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)場解體情況，首先更換了尺寸合格的齒輪傳動軸和絕緣桿，達到構(gòu)件尺寸標(biāo)準(zhǔn)，解決傳動軸扁口與絕緣桿卡槽在側(cè)面接觸不良的情況。

為防止長時間運行后插槽與傳動軸扁口機械變形而接觸不良，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軸在運行過程中始終彈性連接，保證絕緣桿上部可靠接地。經(jīng)過上述處理，消除了該位置的放電隱患。