500 kV GIS電壓互感器事故分析和處理

尹利群

(五凌電力有限公司，湖南 長沙 410004)

1 設(shè)備及事故情況

某新建水電站采用GIS出線，兩進(jìn)兩出，帶1個(gè)TV間隔。設(shè)備投產(chǎn)前對GIS進(jìn)行了老練和耐壓，無異常;由于技術(shù)原因，GIS耐壓時(shí)不能帶入TV間隔，實(shí)際上TV間隔未經(jīng)過耐壓考驗(yàn)。

2011年12月31日，調(diào)度部門安排對電站500 kV GIS受電。第1次受電沖擊時(shí)升壓站A，B雙套母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作報(bào)告顯示為B相接地故障。分析故障錄波和保護(hù)動(dòng)作報(bào)告:故障時(shí)A相電壓上升正常;B相電壓異常，電流最大值達(dá)到8 000 A;C相電壓最初5 ms電壓異常，后上升到正常值，16 ms時(shí)母差保護(hù)動(dòng)作，初步判斷為500 kV母線電壓互感器B相故障。將TV間隔返廠解體，發(fā)現(xiàn)一次繞組不通，有強(qiáng)烈的刺激性氣味。

圖1 TV間隔損壞情況

如圖1所示，殼體內(nèi)壁有放電后粉塵，盆式絕緣子、盆式絕緣子側(cè)連接導(dǎo)體、盆式絕緣子側(cè)殼體部位、一次線圈高壓屏蔽等部位有放電擊穿及燒傷痕跡;一次連接導(dǎo)線燒損，其外絕緣套管完好;低壓屏蔽連接導(dǎo)線用螺栓掉落。

2 事故原因分析

該TV結(jié)構(gòu)為倒裝式，結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 TV間隔結(jié)構(gòu)示意圖

解體檢查發(fā)現(xiàn)低壓屏蔽連接導(dǎo)線螺栓脫落，掉落在盆式絕緣子低壓側(cè)。該TV一次線圈高壓屏蔽由2部分組成，組裝后留有一定間隙，該間隙正對殼體放電位置。推測由于投運(yùn)前低壓屏蔽導(dǎo)線連接螺栓掉落到盆式絕緣子地端，與該間隙形成了近似于針－板形態(tài)的高低壓電極絕緣結(jié)構(gòu)，在沖擊受電時(shí)被擊穿。

通過對事故時(shí)運(yùn)行方式、母線保護(hù)動(dòng)作及解體檢查情況的分析，可以判斷此次事故是由于低壓屏蔽連接螺栓松動(dòng)后，掉落在盆式絕緣子低壓側(cè)引起，屬于廠家質(zhì)量問題。

3 故障處理及投運(yùn)前耐壓試驗(yàn)

由于整個(gè)間隔無修復(fù)價(jià)值，因此進(jìn)行了更換，新間隔在廠內(nèi)完成試驗(yàn)后運(yùn)至現(xiàn)場重新安裝。

為確保TV間隔在投運(yùn)前的質(zhì)量，一般情況下，應(yīng)檢查GIS內(nèi)電壓互感器、避雷器經(jīng)長途運(yùn)輸、儲存及總體裝配過程中元件是否松動(dòng)、損傷、變形，內(nèi)部是否存在活動(dòng)微粒、雜質(zhì)或毛刺等，防止意外因素導(dǎo)致絕緣故障;并且需要在設(shè)備投運(yùn)前再次進(jìn)行TV耐壓試驗(yàn)。而事故TV未進(jìn)行投運(yùn)前耐壓試驗(yàn)的原因:一是三倍頻設(shè)備容量比較大，當(dāng)時(shí)試驗(yàn)設(shè)備不能滿足要求;二是該TV間隔中還帶有避雷器，該避雷器為死連接。

為檢查GIS內(nèi)更換后的電壓互感器、避雷器絕緣狀況，防止故障再次發(fā)生，在故障相電壓互感器恢復(fù)后對500 kV電壓互感器、避雷器間隔進(jìn)行了耐壓和帶電檢測試驗(yàn)。由于避雷器與電壓互感器相連，在現(xiàn)場難以拆解，目前對電壓互感器、避雷器GIS間隔耐壓方法沒有明確規(guī)定〔1〕，本次耐壓試驗(yàn)時(shí)綜合考慮2個(gè)設(shè)備的耐壓水平，選擇一個(gè)合理的試驗(yàn)方法、電壓及頻率。制定試驗(yàn)技術(shù)方案時(shí)必須考慮避雷器的耐壓水平:電壓互感器的絕緣水平為740 kV，避雷器6 mA下工頻參考電壓為455.5 kV，因此整個(gè)施加的電壓不能超過455.5 kV;電壓互感器的二次繞組容量為100 VA，如果從二次繞組感應(yīng)加壓，由于一次雜散電容、避雷器工頻電流等的影響，二次繞組中的電流會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額定電流，有可能導(dǎo)致二次繞組永久性損壞，因此本次試驗(yàn)采用從一次加壓的方法;考慮到現(xiàn)場從一次串聯(lián)諧振加壓的試驗(yàn)頻率難以超過100 Hz(從GIS耐壓試驗(yàn)的情況來看，試驗(yàn)頻率在40～100 Hz之間，且本次試驗(yàn)尚需帶上避雷器)，為了防止互感器過激磁，該試驗(yàn)電壓不宜過高。

綜合考慮各方面因素，試驗(yàn)電壓值的方案如下:由于互感器絕緣水平比避雷器參考電壓高，因此按照避雷器額定耐受電壓的80%計(jì)算，選取試驗(yàn)電壓值為444 kV×0.8=355 kV，試驗(yàn)頻率則控制在48～60 Hz(試驗(yàn)頻率過高容易造成避雷器損壞)，耐壓時(shí)間1 min;在電壓升至設(shè)定電壓后，利用超聲波/特高頻局放檢測儀檢測電壓互感器、避雷器處的局放信號，對比典型放電圖譜，檢查是否存在放電性缺陷。

試驗(yàn)過程中，互感器、避雷器間隔在耐受電壓下耐壓1 min，未發(fā)現(xiàn)明顯放電、擊穿及閃絡(luò)現(xiàn)象，同時(shí)帶電檢測試驗(yàn)在電壓升至設(shè)定電壓后，超聲波/特高頻局放檢測試驗(yàn)合格。

4 結(jié)束語

本次故障處理中通過綜合考慮避雷器和電壓互感器的性能和絕緣情況，制定適合該類型設(shè)備的技術(shù)方案，成功地對該間隔進(jìn)行了絕緣檢查，為GIS順利受電奠定了基礎(chǔ)。

從本次事故中還應(yīng)吸取的一個(gè)教訓(xùn)就是應(yīng)嚴(yán)把設(shè)備出廠關(guān)。通過嚴(yán)格控制設(shè)備出廠程序，實(shí)現(xiàn)關(guān)口前移，也可以避免類似事故的發(fā)生。

〔1〕肖勇，潘翀，楊帆，等.110 kV GIS電磁式電壓互感器三倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)〔J〕.電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31(11):139-142.

〔2〕印華，吳高林，崔婷，等.GIS用電磁式電壓互感器現(xiàn)場感應(yīng)耐壓方法的改進(jìn)〔J〕.高壓電器，2010，46(4):101-102.