G I S內(nèi)置避雷器失地運(yùn)行的檢測和防范

隋 恒，張 建，常同啟

（1.聊城供電公司，山東 聊城 252000；2.莘縣供電公司，山東 莘縣 252400）

0 引言

GIS具有占地面積小、運(yùn)行方便、安裝迅速等優(yōu)點(diǎn)，成為110 kV及以上電壓等級設(shè)備發(fā)展趨勢，GIS內(nèi)置避雷器不受外界氣候變化影響，運(yùn)行時(shí)間較長，但避雷器出現(xiàn)缺陷后需要停電打開氣室檢查處理，隨著新投運(yùn)設(shè)備的增多，GIS缺陷處理周期長、SF6氣體回收困難成為突出問題［1］。

1 故障經(jīng)過

1.1 現(xiàn)場情況

對某220 kV變電站進(jìn)行避雷器帶電測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)1號主變壓器110 kV側(cè)101間隔A相避雷器泄漏電流表指示為0 mA，其他兩相為0.45 mA。101間隔避雷器三相共體封閉于GIS氣室內(nèi)，避雷器低壓端經(jīng)引出線連接至泄漏電流表后接地，如圖1。

圖1 避雷器低壓端引出線

為檢測是否由于泄漏電流表存在故障導(dǎo)致沒有讀數(shù)，現(xiàn)場人員使用氧化鋅避雷器帶電測試儀對101間隔避雷器進(jìn)行了泄漏電流測試。帶電測試儀的電流輸入線夾夾在GIS內(nèi)避雷器的引出線處。另一端夾在接地端上，如圖2所示。

圖2 避雷器泄漏電流測試照片

1.2 避雷器帶電測試原理

避雷器在電壓作用下產(chǎn)生泄漏全電流Ix，含有容性分量Ic和阻性分量Ir。一般情況下泄漏全電流變化不大，阻性電流主要通過功角Φ的變化來反映。避雷器性能良好時(shí)，阻性電流占比約為10%～20%。

采用投影法計(jì)算避雷器泄漏電流Ix的阻性分量Ir和容性分量Ic，如圖3所示。

性能良好的避雷器，Φ≥80°，根據(jù)《山東電力集團(tuán)公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程實(shí)施細(xì)則》，當(dāng)阻性電流增加50%時(shí)應(yīng)分析原因，加強(qiáng)監(jiān)測、適當(dāng)縮短檢測周期；當(dāng)阻性電流增加1倍時(shí)應(yīng)停電檢查［2］。

避雷器帶電測試接線圖如圖4所示，測試儀的電流輸入線夾分別夾在泄漏電流表的兩端，使測試儀與泄漏電流表呈并聯(lián)狀態(tài)。通過電壓信號取樣儀獲得母線PT側(cè)電壓信號，帶電測試儀主機(jī)通過天線接收到PT側(cè)參考電壓信號，取得泄漏電流的相位信息。由于泄漏電流表輸入內(nèi)阻較大（大于1 MΩ），遠(yuǎn)大于帶電測試儀的輸入電阻（小于2 Ω），因此避雷器泄漏電流幾乎全部流入帶電測試儀。

圖3 投影法示意圖

圖4 避雷器泄漏電流帶電測試接線示意圖

1.3 現(xiàn)場測試結(jié)果

采用禁用補(bǔ)償方式，參考相選取為A相PT電壓信號。避雷器泄漏電流測試結(jié)果如表1所示。

表1 部分電流致熱型設(shè)備熱像特征和缺陷性質(zhì)

可見，測試儀A相沒有電流流過，為防止由于測試線內(nèi)部斷線造成上述結(jié)果，將A、B兩相的測試線互換后進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A相避雷器數(shù)據(jù)沒有變化。

結(jié)合運(yùn)行時(shí)A相泄漏電流表讀數(shù)為零的情況，可以排除泄漏電流表本身故障導(dǎo)致表計(jì)讀數(shù)為零。

2 故障分析

2.1 測試結(jié)果分析

根據(jù)測試結(jié)果及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析，認(rèn)為造成這種結(jié)果的原因有以下兩種。

1）避雷器低壓端引出線與接線端斷開，搭接GIS外殼后接地。此時(shí)，避雷器雖正常運(yùn)行，能夠起到過電壓保護(hù)作用，但泄漏電流不會流過泄漏電流表。由于GIS中避雷器引出端直接與泄漏電流表上端直接相連，因此無法進(jìn)行帶電測試，不能監(jiān)視運(yùn)行避雷器狀況。

2）避雷器低壓端子與泄流電流表斷開連接，低壓端子與接地極間開路。此時(shí)避雷器失地運(yùn)行，無法起到過電壓保護(hù)作用。由于此間隔為主變壓器中壓側(cè)間隔，變壓器高壓側(cè)由于操作或雷擊產(chǎn)生傳遞過電壓，或線路側(cè)發(fā)生操作過電壓，都會因失去避雷器保護(hù)損壞設(shè)備或使過電壓范圍增大。

通過測試，可以確定，避雷器氣室內(nèi)低壓引出線與泄漏電流表斷開連接導(dǎo)致表計(jì)示數(shù)為零。要確定低壓引線是否接地需要打開氣室對內(nèi)部進(jìn)行檢查。

2.2 故障檢查

將主變壓器停運(yùn)，排出并收集避雷器氣室中SF6氣體后，打開氣室檢查內(nèi)部引線情況?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)避雷器引出線壓線夾處斷開，引出線在絕緣護(hù)套內(nèi)部懸空，考慮到上次帶電測試數(shù)據(jù)正常，可以判斷連接線與線夾壓接不良，運(yùn)行中在電動(dòng)力、機(jī)械應(yīng)力作用下引出線斷裂，造成避雷器失地運(yùn)行。

將斷開處恢復(fù)連接后補(bǔ)充SF6新氣，并經(jīng)微水測試合格后進(jìn)行避雷器帶電測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2 處理后泄漏電流測試結(jié)果

處理后，避雷器相間阻性電流無明顯異常，與歷史數(shù)據(jù)縱向比較后發(fā)現(xiàn)也無明顯增長，功角Φ≥80°，說明避雷器性能良好，沒有老化或受潮情況。

3 防范措施

本次事故是一次典型的安裝缺陷引發(fā)的設(shè)備運(yùn)行故障，對我省近年發(fā)生的353起GIS缺陷按運(yùn)行時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 GIS缺陷按運(yùn)行時(shí)間分布統(tǒng)計(jì)表

大部分GIS設(shè)備缺陷都發(fā)生在投運(yùn)初期，說明設(shè)備缺陷并非主要由老化、環(huán)境影響等引起，而是和產(chǎn)品質(zhì)量、安裝工藝、材料等有直接的關(guān)系。設(shè)備投運(yùn)時(shí)間大于5年以后，設(shè)備本身固有的缺陷大部分暴露并得到處理，GIS設(shè)備運(yùn)行趨于穩(wěn)定。

由于故障間隔為主壓器變間隔，需要將變壓器停運(yùn)，缺陷處理完畢后，重新補(bǔ)充新的SF6氣體后方可將變壓器投運(yùn)，降低了供電可靠性。同時(shí)，GIS的拆卸檢查浪費(fèi)了大量的人力物力，為防止此類故障的再次發(fā)生，應(yīng)采取以下措施。

加強(qiáng)GIS設(shè)備的駐廠監(jiān)造，強(qiáng)化GIS設(shè)備的各類元件的出廠試驗(yàn)檢查，對廠家外購的避雷器、互感器等部件應(yīng)制定專門的監(jiān)造方案，確保設(shè)備出廠時(shí)符合要求。

GIS設(shè)備的斷路器、隔離開關(guān)氣室均為廠家安裝調(diào)試完成后整體運(yùn)輸和安裝，在現(xiàn)場一般只進(jìn)行母線安裝對接、電壓互感器和避雷器的對接等。 應(yīng)重點(diǎn)對現(xiàn)場打開氣室安裝或?qū)拥墓ぷ鬟M(jìn)行監(jiān)督，嚴(yán)格控制土建施工，保證清潔度，對連接線材、螺栓等牢固性進(jìn)行專項(xiàng)檢查。

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》規(guī)定，110 kV及以上電壓等級避雷器均安裝泄漏電流表，運(yùn)行中應(yīng)按時(shí)記錄泄漏電流值，定期歷史數(shù)據(jù)比對，及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部閥片是否老化、受潮。

由于泄漏電流阻性分量所占比重較小，在避雷器閥片劣化初期，阻性電流的增大并不會使泄漏電流發(fā)生明顯變化。 因此，雷雨季節(jié)前后應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行避雷器帶電測試，以準(zhǔn)確的測量泄漏電流各分量，實(shí)現(xiàn)設(shè)備不停電情況下檢查閥片性能，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。

4 結(jié)語

GIS具有占地面積小、運(yùn)行方便、安裝迅速等優(yōu)點(diǎn)，成為110 kV及以上電壓等級設(shè)備發(fā)展趨勢［3］。內(nèi)置避雷器不受外界環(huán)境影響，運(yùn)行使用時(shí)間較長，但是出現(xiàn)缺陷后需要停電打開氣室檢查，存在處理時(shí)間長、SF6氣體回收困難等問題［4］，因此，加強(qiáng)設(shè)備的驗(yàn)收工作，消除安裝過程中存在的缺陷，并重視帶電測試等技術(shù)，實(shí)時(shí)掌握避雷器運(yùn)行狀況，對提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)水平、及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患、減少停電時(shí)間有著積極的意義。

［1］ 胡春梅，曹小龍，曹小虎，等.運(yùn)行中MOA狀態(tài)檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)判析［J］.電磁避雷器，2012（4）：58-63.

［2］ DL/T 393—2010 輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］ 李輝，齊大勇，張利群，等.GIS擴(kuò)建對接方式分析［J］.山東電力技術(shù)，2013（5）：42-43.

［4］ 李慶玲，王興貴，李效.氧化鋅避雷器應(yīng)用一些問題探討［J］.高壓電器，2009，45（2）：130-131.