GIS中絕緣子放電事故的分析和處理

王紹輝 劉峰 路繼偉

（河南平芝高壓開關(guān)有限公司，河南平頂山 467000）

GIS中絕緣子放電事故的分析和處理

王紹輝 劉峰 路繼偉

（河南平芝高壓開關(guān)有限公司，河南平頂山 467000）

氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）因具有占地面積小、安全性能高、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但是，一旦出現(xiàn)事故，停電影響范圍大，查找故障點(diǎn)和檢修都很困難。基于此，針對一次GIS放電故障進(jìn)行分析和處理，為設(shè)計和運(yùn)維人員面對類似問題提供解決思路。

絕緣子放電；GIS；事故

1 事故的發(fā)生和初步判斷

2013年8 月某日，廣東某運(yùn)行中的126kV氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）突然發(fā)生主變間隔斷路器跳閘，運(yùn)行人員查見錄波圖1：①A-B相先發(fā)生相間短路放電（標(biāo)示為A）；②約3/4周波后，發(fā)展為包括C相的3相對地短路放電（標(biāo)示為B）；③約1.5周波后C相事故消除（標(biāo)示為C）；④再1/4周波后A、B相事故消除（標(biāo)示為D）。檢查GIS主變間隔各氣室的SF6氣體壓力、濕度和分解物，發(fā)現(xiàn)線路隔離開關(guān)氣室SO2含量285μL/L（規(guī)程注意值3μL/L），確定該氣室發(fā)生短路放電，見附圖2。

圖1 錄波圖

圖2 GIS主變間隔氣室發(fā)生短路放電

2 解體調(diào)查

事故后不要進(jìn)行分、合閘操作，SF6氣體回收到0.05MPa（方便存儲和運(yùn)輸），讓部品保持放電故障時的原始狀態(tài)返回制造廠，最有利于調(diào)查放電原因。首先，一般產(chǎn)品都實(shí)施了嚴(yán)格的生產(chǎn)管理和規(guī)范的運(yùn)行維護(hù)，但是表1的常規(guī)項(xiàng)目檢查仍然必不可少。其次，制造廠編寫拆解流程圖和對應(yīng)的檢查項(xiàng)目表（力矩校核、尺寸檢查、異物收集等），供用戶確認(rèn)后實(shí)施拆解。

表1常規(guī)項(xiàng)目檢查表

正如故障時的初步判斷結(jié)果一樣，本次放電起因的隔離開關(guān)A-B相絕緣子因擊穿而破裂，擴(kuò)大為三相對地放電，并在三相絕緣子之間和殼體上均留下燒蝕痕跡。在拍照、尺寸復(fù)測、做標(biāo)記和異物收集等完成后，將部品拆解為零部件并按標(biāo)記順序擺放。

3 原因分析

絕緣子的沿面放電一般由各種附在表面的異物（金屬屑、灰塵、油脂等）引起［1］，而本次防電造成了絕緣子破裂，因此原因調(diào)查重點(diǎn)在絕緣子的內(nèi)部缺陷方面。

絕緣子在使用中承受A-B相間電壓，并在開關(guān)分合閘時傳遞機(jī)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力矩，內(nèi)部電場擊穿和機(jī)械應(yīng)力破壞都可能引起絕緣子的破裂。

3.1 電場強(qiáng)度調(diào)查

重新進(jìn)行電場強(qiáng)度計算，計算結(jié)果如圖3所示，最大場強(qiáng)21.64kV/mm，滿足設(shè)計規(guī)范要求（小于28kV/mm）。

圖3 電場強(qiáng)度

3.2 機(jī)械強(qiáng)度調(diào)查

圖紙要求的扭曲破壞力矩＞3 000N·m，實(shí)際使用中的扭曲力矩約20N·m（＜1%），用2件同批次絕緣子進(jìn)行了扭曲破壞試驗(yàn)，證明有充分的機(jī)械設(shè)計裕度。

3.3 絕緣樹脂材料的調(diào)查

3.3.1 玻璃化轉(zhuǎn)化溫度（Tg）測定。破裂絕緣子的玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg值151.84℃（基準(zhǔn)值：＞140℃），確定Tg值遠(yuǎn)高于GIS溫升上限（115℃）。

3.3.2 填充材料比例的測定。使用破裂的絕緣子碎片，將環(huán)氧樹脂成分燒掉，測量了填充材料的含有率為62.128%（理論值：63.52%±3%），確定材料配比正確。

3.4 絕緣子破裂斷面的分析

對于放電而破裂的A-B相間絕緣件的放電痕跡進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如下：①絕緣子和GIS制造中的檢查和試驗(yàn)都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，GIS運(yùn)行初期的局放檢查也沒有發(fā)現(xiàn)異常，但是經(jīng)過多年的運(yùn)行和操作，B相電極產(chǎn)生了剝離而成為放電的起點(diǎn)；②B相電極放電起點(diǎn)部的微小裂紋為貝殼狀，推斷為運(yùn)行電壓下產(chǎn)生了微小局部放電并持續(xù)電侵蝕的結(jié)果，從B相電極附近向A相電極方向緩慢進(jìn)展，然后到達(dá)A相導(dǎo)致全路的絕緣破壞，樹脂的斷面可看出，以放射狀形態(tài)向外側(cè)延伸，造成了絕緣件的破壞；③電極和樹脂呈現(xiàn)出幾乎整體剝離的情況，推測電極表面的粘接強(qiáng)度不足，樹脂和電極的粘接工序?yàn)閴A洗、涂抹粘接劑、硬化；④堿洗工序是去除表面粘接阻礙物的弱邊界層（氧化層和油脂等），對粘接力起主導(dǎo)作用，可以認(rèn)為該堿洗處理液不充分是引發(fā)這次不合格現(xiàn)象即電極發(fā)生剝離的主要原因。

4 結(jié)論

因絕緣子制造不良而造成GIS放電的概率較低，在GIS設(shè)備中放電電弧侵蝕所破壞的范圍往往較大，需要仔細(xì)觀察、對比和分析，從放電燒蝕的許多痕跡中找到放電起點(diǎn)的蛛絲馬跡。目前，絕緣件制造廠和GIS制造廠所采用的檢查和試驗(yàn)的儀器和方法，仍然有無法完全發(fā)現(xiàn)的制造缺陷，電場設(shè)計裕度、電極表面的粗糙度和潔凈度（決定了粘接強(qiáng)度）、樹脂材料的異物控制，以及GIS裝配過程的防塵控制，仍然是設(shè)計和制造中需要關(guān)注的重點(diǎn)。

［1］湯何美子.基于特高頻法的GIS局部放電典型缺陷類型放電特性的研究［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2013.

Analysis and Treatment of Insulator Discharge Accident in GIS

Wang ShaohuiLiu FengLu Jiwei
（Henan Pingzhi High Voltage Switch Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

Gas insulated metal enclosed switchgear(GIS)has the advantages of small occupied area,high safety per?formance,small maintenance workload,it has been widely used in the power system.But once an accident occurs,the power cut scope,it is difficult to find the point of failure and repair.Based on this,the analysis and processing of a GIS discharge fault was analyzed and handled,to provide solutions for the design and operation and maintenance per?sonnel to solve similar issues.

insulator discharge；GIS；accident

TM711

A

1003-5168（2016）10-0154-02

2016-09-15

王紹輝（1976-），男，助理工程師，研究方向：高壓電氣。