110 kV GIS設(shè)備絕緣故障原因分析及處理

王 強(qiáng)，王少龍

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730050；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅 天水 74000)

110 kV GIS設(shè)備絕緣故障原因分析及處理

王 強(qiáng)1，王少龍2

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730050；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅 天水 74000)

隨著GIS設(shè)備在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的愈加廣泛，GIS設(shè)備故障逐年增多。對(duì)一起典型的GIS設(shè)備絕緣故障進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)故障設(shè)備返廠(chǎng)檢修及試驗(yàn)，查找出故障原因?yàn)楸芾灼髋枋浇^緣子裂紋引起的局部放電，并提出改進(jìn)措施，給同類(lèi)型故障的處理提供參考。

GIS設(shè)備；隔離開(kāi)關(guān)；絕緣故障；盆式絕緣子

0 概述

某變電站使用的110 kV GIS設(shè)備為西安西電高壓開(kāi)關(guān)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ZF7A-126型產(chǎn)品，工程采用雙母雙分段接線(xiàn)方式，于2013年投入運(yùn)行。2015-12-08，該站110 kV GIS設(shè)備21間隔(2014年10月投入運(yùn)行)發(fā)生放電故障。

1 故障檢查情況

對(duì)故障間隔進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，初步確定故障位置在21間隔出線(xiàn)分支氣室。經(jīng)進(jìn)一步開(kāi)蓋檢查，確認(rèn)故障位置在21間隔出線(xiàn)避雷器上方十字罐上，如圖1所示。

放電故障發(fā)生后，生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)發(fā)生故障的21間隔出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、套管、三通殼體裝配單元等進(jìn)行解體檢查，具體情況如下。

(1) 避雷器盆式絕緣子(分支氣室側(cè))表面大面積受熱變黑，沿面自B相嵌件附近至盆式絕緣子邊沿有長(zhǎng)約200 mm裂紋。解體避雷器，拆除避雷器盆式絕緣子，檢查發(fā)現(xiàn)盆式絕緣子避雷器側(cè)對(duì)應(yīng)位置有裂紋痕跡?，F(xiàn)場(chǎng)檢修回收氣體時(shí)，發(fā)現(xiàn)避雷器氣室與分支氣室已貫通。避雷器盆式絕緣子自邊緣開(kāi)始至B相嵌件附近(未到達(dá)嵌件)有貫通性裂紋。

(2) 避雷器盆式絕緣子連接導(dǎo)體屏蔽邊緣燒蝕嚴(yán)重。

圖1 故障位置

(3) 三通殼體內(nèi)部有大量放電電弧燒蝕產(chǎn)生的白色粉末，隔離開(kāi)關(guān)靜側(cè)盆式絕緣子靠近三通罐體側(cè)表面附著放電噴濺物。

(4) 出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)內(nèi)部附著少量放電電弧燒蝕產(chǎn)生的白色粉末，內(nèi)部導(dǎo)體觸頭、絕緣拉桿等元件無(wú)異常。

(5) 三通殼體內(nèi)部B相導(dǎo)體座內(nèi)一顆螺釘有輕微局部放電燒蝕痕跡，該處其他部位未見(jiàn)燒蝕痕跡，應(yīng)為該處落入異物粉塵所致。

(6) 套管裝配單元內(nèi)部附著大量放電電弧燒蝕產(chǎn)生的白色粉末，內(nèi)部導(dǎo)體觸頭、絕緣拉桿等元件無(wú)異常。

2 返廠(chǎng)檢修及試驗(yàn)情況

2.1 返廠(chǎng)檢修

故障發(fā)生后，生產(chǎn)廠(chǎng)家將故障氣室元件返回廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行檢修。檢修部件及檢修辦法如表1所示。

檢查結(jié)果表明：本次故障氣室中，4支盆式絕緣子只有離故障點(diǎn)最近的2只(隔離開(kāi)關(guān)靜側(cè)和避雷器)沿面有噴濺物及受熱、變色現(xiàn)象，其余距離故障點(diǎn)較遠(yuǎn)的2只(隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)側(cè)及套管位置)僅有放電燒蝕分解物附著。返廠(chǎng)檢修時(shí)，整體更換了隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)側(cè)單元(含動(dòng)側(cè)盆式絕緣子)，故此次廠(chǎng)內(nèi)檢修共計(jì)更換了3只盆式絕緣子。套管裝配單元盆式絕緣子清理完成后，重新裝入套管單元。套管裝配形態(tài)(含盆式絕緣子)通過(guò)了出廠(chǎng)檢漏試驗(yàn)及耐壓試驗(yàn)(見(jiàn)圖2）。圖2中試驗(yàn)形態(tài)1為對(duì)隔離開(kāi)關(guān)、地刀、快速地刀及十字罐部分進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)狀態(tài)2為對(duì)出線(xiàn)套管部分進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均合格。檢修完成后，將上述單元組裝為試驗(yàn)形態(tài)，進(jìn)行了出廠(chǎng)檢驗(yàn)，結(jié)果均合格。具體出廠(chǎng)檢驗(yàn)項(xiàng)目為：回路電阻測(cè)試；檢漏；機(jī)械特性試驗(yàn)；耐壓試驗(yàn)。

2.2 廠(chǎng)內(nèi)檢查試驗(yàn)

廠(chǎng)內(nèi)解體完畢后，對(duì)故障氣室內(nèi)部相關(guān)零部件進(jìn)行了檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表1 檢修部件及檢修辦法

圖2 耐壓形態(tài)

表2 廠(chǎng)內(nèi)檢查試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果

3 故障原因分析

3.1 故障位置處的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

本次故障發(fā)生在出線(xiàn)側(cè)避雷器盆式絕緣子分支氣室側(cè)三通殼體位置，如圖3所示。本次故障為避雷器盆式絕緣子沿面閃絡(luò)，避雷器盆式絕緣子分支側(cè)觸頭屏蔽對(duì)三通殼體放電。

圖3 故障位置及故障示意

3.2 原因分析

3.2.1 故障原因

現(xiàn)場(chǎng)及車(chē)間檢查結(jié)果顯示，放電氣室內(nèi)部有大量的放電分解物附著，避雷器盆式絕緣子上側(cè)沿面大面積受熱變色，距離避雷器盆式絕緣子約400 mm的隔離開(kāi)關(guān)靜側(cè)盆式絕緣子表面有電弧燒熔的鋁液噴濺物。上述現(xiàn)象說(shuō)明，在本次故障發(fā)生前已有局部放電現(xiàn)象發(fā)生。

從零部件的檢查情況來(lái)看，避雷器盆式絕緣子上側(cè)沿面大面積受熱變色，其上裝配的三相觸頭屏蔽有不同程度的燒蝕，對(duì)應(yīng)的殼體有大面積底漆受熱變色的現(xiàn)象。因此，本次絕緣故障應(yīng)是由避雷器盆式絕緣子上表面沿面閃絡(luò)，造成相間及相對(duì)地放電引起。

經(jīng)檢查，避雷器盆式絕緣子從B相嵌件附近至邊沿有長(zhǎng)約200 mm的貫穿性裂紋，現(xiàn)場(chǎng)故障后回收氣體時(shí)已發(fā)現(xiàn)避雷器氣室與分支氣室貫通。盆式絕緣子沿面裂紋，會(huì)導(dǎo)致沿面場(chǎng)強(qiáng)變化，容易發(fā)生局部放電。

綜上所述，避雷器盆式絕緣子存在裂紋，使得盆式絕緣子沿面場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生變化，引起局部放電。隨著局部放電的不斷發(fā)生，產(chǎn)生的粉塵使絕緣性能進(jìn)一步降低，最終導(dǎo)致本次絕緣故障。

3.2.2 盆式絕緣子裂紋的產(chǎn)生原因

本次盆式絕緣子裂紋較長(zhǎng)，排除生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生缺陷的可能，確認(rèn)是由現(xiàn)場(chǎng)安裝引起的。而現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)中，避雷器相關(guān)作業(yè)為現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)前后的拆除與回裝作業(yè)。

耐壓試驗(yàn)完成后，避雷器回裝作業(yè)工藝如圖4所示。在避雷器回裝作業(yè)中，由于避雷器由下往上對(duì)接，同時(shí)要求三相導(dǎo)體插入觸頭內(nèi)部，因此要求打開(kāi)三通殼體頂部蓋板，觀(guān)察導(dǎo)體相對(duì)位置。作業(yè)過(guò)程中，若作業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)未打開(kāi)頂部蓋板進(jìn)行輔助觀(guān)察，則避雷器導(dǎo)體插入情況無(wú)法判斷。一旦避雷器在回裝過(guò)程中觸頭不能準(zhǔn)確插入或插入不正，會(huì)導(dǎo)致避雷器盆式絕緣子受到異常外力或?qū)泳o固時(shí)受力不均而出現(xiàn)裂紋。

根據(jù)上述分析可知，盆式絕緣子裂紋的產(chǎn)生是由于現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)完成后的避雷器回裝作業(yè)過(guò)程中操作不當(dāng)引起的。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，在溫度應(yīng)力及裝配應(yīng)力等作用下，裂紋逐步發(fā)展，直至發(fā)生絕緣故障。

圖4 避雷器回裝工藝

4 改進(jìn)措施

由于上述避雷器回裝作業(yè)存在盲裝隱患，同時(shí)考慮避雷器現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)作業(yè)的不便，對(duì)該公司同類(lèi)產(chǎn)品避雷器連接部分進(jìn)行了改進(jìn)。將原十字罐內(nèi)水平導(dǎo)體與下方避雷器連接處改為貫穿式，與避雷器垂直連接部分改進(jìn)為可拆卸式(原結(jié)構(gòu)與避雷器連接到一起，見(jiàn)圖4)，由屏蔽罩、導(dǎo)電桿和水平導(dǎo)體3部分組成，整體改進(jìn)為插入式結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖5)。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)打開(kāi)十字罐頂蓋板，拆除屏蔽、導(dǎo)電桿，將避雷器與主回路斷開(kāi)。耐壓試驗(yàn)完成后，通過(guò)打開(kāi)十字罐頂蓋板回裝避雷器連接導(dǎo)體。經(jīng)設(shè)計(jì)改進(jìn)后，避免了耐壓試驗(yàn)前后避雷器的拆除與回裝工作，同時(shí)也避免了避雷器回裝不規(guī)范作業(yè)帶來(lái)的裝配質(zhì)量問(wèn)題。

圖5 避雷器導(dǎo)體回裝

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)110 kV GIS設(shè)備絕緣故障的分析及返廠(chǎng)檢修試驗(yàn)，確定了GIS設(shè)備絕緣故障的原因并對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，消除了盲裝隱患，避免了裝配質(zhì)量問(wèn)題，提高了設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定性，為同類(lèi)故障的處理提供了參考。

1 韓玉停．110 kV GIS設(shè)備故障原因分析[J]．電力安全技術(shù)，2011，13(9)：32-33.

2017-01-17；

2017-05-09。

王 強(qiáng)(1969—)，男，高級(jí)工程師，主要從事變電檢修工作，email：13919370789@163.com。

王少龍(1977—)，男，高級(jí)工程師，主要從事變電檢修工作。