220kVGIS放电故障原因分析及处理

220kVGIS放电故障原因分析及处理

司昌杰李杏武

(平高电气股份有限公司河南省平顶山市467000)

摘要：受到装配工艺、频繁操作与运行年限等客观因素的影响，GIS设备内部很容易出现触头接触不良这一问题，进而导致设备出现过热、放电等现象，严重时甚至还会导致爆炸等事故发生，为设备操作人员带来生命安全隐患。基于此，本文选择一起运行中的220kVGIS放电故障为例，对其故障原因进行分析，并提出关于运行与维护的解决措施，进而更好的确保设备运行的安全性与稳定性。

关键词：GIS设备；内部放电；原因；解决措施

前言：GIS是SF6气体绝缘全封闭组合电器的简称，作为变电站设备组成的重要一部分，其不仅占地面积较小，且运行不易受外界因素干扰，具有比较高的可靠性，此外GIS的运行也比较方便，不需要经常性进行检修，维护工作量也比较小，依靠着这些优点，GIS在电力行业获得了广泛的应用。但是，GIS设备在实际应用中也存在很多问题，包括内部放电、漏气或闪络等，其中以内部放电故障最为常见。内部放电故障导致跳闸事故，对电网的正常、安全、稳定运行具有重大影响。而由于GIS内部放电具有复杂性、瞬时性等特点，因而在故障难以在事前检测出来。因此，分析事故原因，找出有效的预防对策，是避免放电故障的必经之路。本文以一起220kVGIS内部放电故障为例，分析其放电原因，并制定有效的预防措施。

一、故障概述

（一）基本情况

2016年10月6日9时21分，某变电站220kv一处线间隔A相GIS设备出现故障，差动保护动作，故障导致1A母线所带的6组断路器相继出现跳闸。

（二）故障检查情况

（1）保护检查情况：经过检查后发现，在发生故障后，保护动作正确，通过判断可知，故障出现在母线之上，初步判断故障存在于1号母线上。

（2）诊断试验情况：在故障发生之后，相关工作人员对220kvGIS设备进行了检查，发现其外观上并无异常，且在其接地极与外壳上，也并没有检查出异常烧蚀、放电等痕迹，且气体密度继电器的压力也正常。试验人员通过对220kvGIS设备的各个气室内的气体成分进行分析，得出故障位置位于21F-A刀闸气室的结论。

（三）设备检查情况

打开21F-A刀闸气室进行检查可以发现，C相导体支持绝缘子将近一半出现了被炸碎的情况，详见图1。

图1绝缘子和嵌件之间的结合面被炸裂

由图2可知，A与B两相支持绝缘子的表面均被熏黑，且沿面放电与烧蚀痕迹比较明显。

图2绝缘子被熏黑

（四）故障处理

为了确保负荷供应的持续性与稳定性，维修人员结合现场设备的检查情况，对故障绝缘件仅了更换，并对内部道题、绝缘盆等进行了擦拭与检查，同时对相邻的连通气室进行了清洁。在完成检修与试验之后，恢复正常运行[1]。

二、原因分析

故障发生时变电站周边没有雷电活动，可以排除雷电等天气因素。而从绝原则碎块的性质来看，放电是因为母线环氧支柱的绝缘子，与嵌件结合面之间的内部缺陷所导致的，经过长期的电场作用、内部应力作用等，内部缺陷不断发，直至最后结合面出现击穿爆裂，导致故障发生，详见图3、图4。

图3绝缘子碎块

图4绝缘子发生炸裂的位置

绝缘子与嵌件结合面出现缺陷的原因包括两种：一是在制造过程中，导致的绝缘子缺陷[2]。尽管绝缘子的制造工艺发展的相对成熟，但还是存在小比例的质量不过关的产品，包括浇筑过程中出现残留气泡、嵌件与绝缘子，或者导体与绝缘子之间存在空气间隙等问题[3]。而GIS生产厂家通常会采用X光探伤、交流耐压试验以及局放试验等方式，对缺陷进行检测，而这种检测方法也具有一定的局限性。例如，针对较小的气泡，X光探伤检测难以发现；由于背景干扰或者局放试验设备自身精度的影响，导致难以对3pC左右的局放量精确的检测出来[4]。二是在安装或者运输的过程中导致出现裂纹。在产品的运输过程中，频繁的颠簸、急刹车等，均会使得罐内导体的冲击力，传到支持绝缘子之上，进而导致支持绝缘子的嵌件，在和环氧树脂的结合处出现微小的裂纹。同时，在安装过程中，由于施工不规范、野蛮施工或者工艺技术水平较低，导致支持绝缘子在和嵌件的结合处，因受到应力，而出现微小的裂纹。

综上所述，由于在制造过程中，绝缘子存在缺陷的可能性比较小，因而安装与运输过程中，导致绝缘子出现裂纹，理应是本次故障的主要原因。

三、应对措施

（1）强化运输管理，尽可能的避免运输过程中过于频繁的急刹车或者颠簸情况，根据反措要求，放置三维动态记录仪，对整个运输过程进行监控，最大程度上避免因运输中的震动，导致绝缘子与嵌件结合面出现裂纹。（2）在现场安装时，进一步规范施工工艺，提高技术水平，避免野蛮施工。（3）强化带电检测工作，对和本次故障中GIS型号、结构相同的设备，开展局放普测，在测试的过程中，重点关于主母线气室、分段间隔母线气室等气室的检测。（4）进一步完善出厂试验方案，除了正常的标准要求，于1.2倍相电压下开展局放检测之外，还要在线电压与耐压试验中，对局放量进行检测，观察其是否存在异常变化。

结论：随着GIS的应用范围越来越广，针对其放电故障的研究，也逐渐成为了专家学者关注的焦点。为了更好的对GIS设备内部放电故障进行预防，本文通过对一起220kvGIS放电故障进行分析，利用诊断性试验，对本次故障的放电原因进行了分析，而结合其放电原因，制定出了针对性的放电对策，认为应该从设备运输、安装工艺、带电检测以及出厂试验，这四个方面，加强设备管理的安全性，同时在检修的过程中，还要进一步提高检修人员的工艺水平，规范设备的检修流程，进而在根本上为变电站运行的正常性、稳定性提供重要保障。

参考文献：

[1]郭雷，张海杰，陈仁刚，等.一起220kVGIS设备内部放电故障分析及处理措施[J].电气技术，2016，17(1)：127-130.

[2]王流火，林博楚，吕鸿.一起220kVGIS断路器放电故障分析与试验研究[J].广东电力，2015(2)：97-100.

[3]张育勋，王际华.一起220kVGIS设备断路器气室罐体放电原因分析[J].广西电力，2016，39(5)：25-27.

[4]陈培峰，曲文韬，陈仁刚.220kVGIS内部放电故障分析及应对措施[J].山东电力技术，2015，42(7)：61-62.