220 kV GIS避雷器内部放电诊断分析

220 kV GIS避雷器内部放电诊断分析

陈默

广东电网有限责任公司韶关供电局 广东韶关512000

摘要:GIS因免维护且占地面积小，被越来越多新建工程特别是城市电网建设选用，但随着GIS设备推广，异常事件增多，GIS日常例试定检逐渐引起关注，开展带电检测工作是目前日常运维的主要方式，GIS带电检测项目主要有SF6成分分析、SF6微水检测、特高频局放检测、超声波局放检测等，但受设备及人员影响，带电检测的实施效果有所差异。

关键词:220 kV GIS避雷器；放电现象；诊断检测

   针对220 kV GIS避雷器内部放电问题，运行人员应当首先将厂用电倒换至两路外来用电确保厂房各辅助公用设备运行正常，并对现场设备进行巡视检查。设备管理人员立即组织人员仪器对相关设备进行检测分析。利用特高频局放检测和超声波局放检测两种方法联合成功诊断并定位某500 kV变电站220 kV GIS电压互感器气室内部悬浮性放电事件，对故障电压互感器气室进行返厂解体检查，确认了内部存在金属垫片脱落引起悬浮放电，与局放检测结果完全一致。说明了特高频局放检测和超声波局放检测的有效性和必要性。

一、220 kV GIS避雷器内部放电故障原因分析

   结合解体发现的尼龙螺栓断裂情况，判断运输过程中碰撞导致尼龙螺栓断裂，垫片掉落，在电压互感器运行过程中产生悬浮放电。尼龙螺栓断裂暴露出以下可能的问题：1）三处尼龙螺栓若为运输过程中断裂，厂家确实存在运输过程中未安装三维冲撞记录仪的情况，应立即整改。2）交接试验未严格按照试验要求执行，出现垫片掉落情况，耐压试验和局放试验都未检测出异常。3）厂家这种尼龙螺栓设计是否存在强度不够等设计问题，也未就尼龙螺栓在多大碰撞力下会断裂的情况进行试验分析，生产运输安装过程中无相对应的管控要求。

二、220 kV GIS避雷器内部放电应急处理

1. 现场检查

   检查500kV 1号线路保护装置光纤差动保护动作，1号线路距离保护跳闸；检查500kV线路甲开关5001B相保护跳闸；检查500kV线路甲开关5001重合闸动作；检查500kV线路甲开关5001三相跳闸；检查2号发电机在“空载”态；检查500kV开关站故障录波显示故障点在94.5km,线路总长94.6km；检查1、2、3号机组故障录波启动；检查GIS局放监测系统未报警信息；检查GIS设备外观无异常，密度继电器压力及气室防爆膜正常；检查GIS避雷器放电计数器未动作；检查500kV出线场一次设备外观无异常、避雷器放电计数器未动作；检查500kV出线场至2号塔线路无异常。根据上述检查结果结合故障录波图形可以初步断定，50021刀闸B相内部可能存在故障，需进一步排查。

2.检查测试

   (1)测试50021刀闸绝缘电阻及50021刀闸回路电阻未见异常；(2)为进一步确认50021刀闸B相内部情况，将气室观察孔打开，发现气室内部吸附剂挡板掉落且壳体内部有放电痕迹，初步分析吸附剂挡板及吸附剂袋在50021隔离刀闸分闸操作时掉落，引起隔离刀闸内部绝缘强度降低，导体对壳体沿着低绝缘电场形成放电通道，发生放电故障。需将故障刀闸返厂解体进行分析发生放电的具体原因。

三、220 kV GIS避雷器内部放电抢修方案

   将50021B相刀闸故障机构进行整体更换，编制故障检修管理方案以及相关启动试验方案，并联系设备厂家、技术服务单位、检修施工单位第一时间到达现场，同时要求设备厂家将处理所需的设备、材料、工器具、人员等所有必需品配备齐全。

1. 刀闸故障机构处理方案

   (1)办理相关检修工作票，对作业现场进行提前规范布置，做好相应防护措施，准备好所需的备品备件、材料、工器具等；(2)首先对50021B相故障气室的气体回收进行无公害处理，对相邻需要开仓的气室气体进行回收，不需要开仓的相邻气室压力降至0.2MPa；(3)拆除故障机构的三相联动装置，拆除B相上下母线间支架，上母线+辅助支架；增加临时母线辅助支撑，压缩波纹管，取出波纹管连接导体，整体拆除母线+50021B相装置，左侧拆解密封面用塑料布包扎密封保管。对50021B相气室CT装置内部清理(用吸尘器清理内部污染物，用防尘纸、无水酒精清洗壳体、导体及盆子)，最后对CT装置密封保管；(4)整体更换50021B相机构装置，确保并检查吸附剂挡板安装到位；(5)倒序安装母线+50021B相机构装置，恢复运行时的结构及连接三相联动装置，检查机构动作正常，分合到位；(6)检查更换相关气室的吸附剂；(7)对降至0MPa的气室进行抽真空处理，对各气室气密性检查合格后，注检验合格的SF6气体至额定压力，其余降压气室补充到额定压力。

2.刀闸处理后试验方案

   按照上述方案拆解、更换、对接、抽真空、充气、调试工作结束后，由试验人员进行如下工作：(1)气室检漏：使用SF6气体检漏仪对所涉及法兰接合面进行检查，未发现漏气现象；(2)微水测试：对所涉及的气室充气至额定压力，静置24h后进行微水测试,断路器气室微水小于150ppm,其余气室均小于250ppm,数据合格；(3)回路电阻测试：对所涉及测量的回路电阻，与厂家产品试验报告，无明显差别，数据合格；(4)套管试验：对所涉及的空气/SF6出线套管B相进行了绝缘、介损及电容量测试，数据合格；(5)耐压试验：从空气/SF6出线套管B相进行交流耐压试验，加压程序分为4个阶段进行，在试验过程中未发生放电击穿现象，局部放电量小于5PC，耐压绝缘电阻测试，试验数据符合相关标准、规程。各项试验完成后，拆除试验接线，恢复所有电流互感器二次绕组短接线及亭中线出线套管B相、C相引线，B相、C相避雷器均压环及导线恢复。50021B相刀闸故障处理完成，进行现场清理，全面检查恢复设备运行。

3.特殊维护方案

   为防止此类事故再次发生，现有针对性地提出如下措施：(1)对同类型的GIS隔离、接地开关气室进行隐患排查，同时针对吸附剂装置结构设计不合理，存在安全隐患，要求厂家提供新型吸附剂装置进行更换，防止出现掉落风险，在未彻底处理前定期检查各气室吸附剂装置情况；(2)加强GIS设备巡回检查力度，检查SF6气室压力、局部放电在线测试数据等，定期开展维护检查工作，保证设备运行状态良好；(3)开展带电检测技术工作，如红外测温检测、运行电压下局部放电测试、气室中SF6分解产物及微水测试等项目，统计不同时期的试验数据，分析趋势变化，准确判断设备运行状态，及时发现缺陷并制定针对性的处置方案，防止故障扩大，保证设备安全稳定运行。

四、220 kV GIS避雷器内部放电诊断建议

   超声局放检测与特高频检测能同时检测到有局部放电信号，采用声电联合和电电联合定位，可以判断220 kV GIS II母A相母线电压互感器气室法兰与下方盆式绝缘子连接靠径向7.4 cm处存在放电，放电原因可能是遗落的螺丝、垫片或者螺栓松动导致的悬浮放电。建议：根据《Q/GDW 11059.1—2018气体绝缘金属封闭开关设备局部放电带电测试技术现场应用导则第1部分超声波法》，当220 kV GIS设备悬浮电位放电信号幅值Vpeak＞20 mV，应停电处理。220 kVⅡ母母线电压互感器A相气室法兰与下方盆式绝缘子相连的处幅值达100 mV，应及时停电进行解体处理。在未停电处理前，运行中加强监测，宜每月进行一次特高频、超声波、SF6组分、微水带电检测。

结论:

   GIS电气设备发生内部放电故障，故障轻者发生闪络，重者导致壳体炸裂，本次事故从发生到恢复送电共耗时126h，暴露出GIS设备事故影响范围大，处理周期长，严重危害人身安全及设备安全稳定运行的特点。因此，结合此次故障，从事故发生、应急处置、抢修方案、原因分析、特维方案等方面进行了详细的介绍，为同类型故障处理有很好的借鉴参考意义，同时在运行过程中应加强GIS设备的带电检测技术工作，确保设备的安全稳定运行。

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