GIS內(nèi)部放電引起主變差速保護(hù)動作故障的檢查處理與分析

張 海 白 瑩

?

GIS內(nèi)部放電引起主變差速保護(hù)動作故障的檢查處理與分析

張 海 白 瑩

（山西省黃河萬家寨水務(wù)集團(tuán)有限公司，太原 030012）

隨著技術(shù)的發(fā)展，GIS（氣體絕緣全封閉組合電器）在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用已非常普遍，然而故障現(xiàn)象及檢查處理的方法則各有不同。本文對一次由GIS內(nèi)部放電引起主變差速保護(hù)動作故障的發(fā)生、檢查試驗(yàn)、處理過程及工藝要求進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對故障原因進(jìn)行了深入分析，以此對此類故障的檢查與處理提供參考。

差速保護(hù)；GIS；放電

某110kV變電站于2011年9月正式投入運(yùn)行。2017年7月16日23時(shí)53分，1號主變差速保護(hù)動作，1號主變進(jìn)線開關(guān)跳閘，110kV母線差動保護(hù)動作，1號、2號主變失電。

故障前運(yùn)行方式：110kV Ⅰ回進(jìn)線供110kV母線，110kV Ⅱ回進(jìn)線冷備。1號主變供10kV Ⅰ段母線，2號主變供10kV Ⅱ段母線。10kV母線分段運(yùn)行。

1 故障檢查、試驗(yàn)及分析

此變電站由兩回110kV線路供電，高壓側(cè)采用單母線接線方式，開關(guān)設(shè)備采用SF6封閉組合電器（GIS）設(shè)備，型號為ZF12-126，額定電壓110kV、額定電流2000A。主母線及分支母線采用三相共筒式，外殼材料采用鋁合金。2臺主變壓器型號為SZ10-8000/110，額定容量8000kVA、低壓側(cè)額定電壓10.5kV。變壓器低壓側(cè)端子通過電纜端接箱與10kV開關(guān)柜的進(jìn)線電纜相連。高壓側(cè)端子與GIS設(shè)備SF6氣體管道母線之間采用軟導(dǎo)線連接，并設(shè)有110kV側(cè)中性點(diǎn)成套裝置。

故障發(fā)生后，檢修人員對故障范圍內(nèi)的相關(guān)設(shè)備做了如下檢查及試驗(yàn)。

1.1 外觀檢查

對1號主變及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

1.2 試驗(yàn)

對1號主變進(jìn)行了絕緣電阻、三相直流電阻、直流耐壓、主變高壓側(cè)繞組及套管介損試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格；對GIS 1號主變高壓側(cè)進(jìn)線間隔進(jìn)行了對地及相間絕緣測試，發(fā)現(xiàn)A相絕緣電阻明顯低于B、C相（A-BC及地為8.5MW；B-AC及地為82GW；C-AB及地為100GW），直流耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)A相升壓至3.7kV時(shí)泄漏電流為1231mA儀器過流跳閘，B、C相正常；對GIS 1號主變高壓側(cè)進(jìn)線間隔相鄰間隔進(jìn)行絕緣電阻及直流耐壓測試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。

1.3 波形分析

查看現(xiàn)場故障錄波系統(tǒng)，波形顯示故障發(fā)生后17.6ms主變差速保護(hù)動作，1號主變高壓側(cè)A相電流突變到12A，110kV母線A相電壓降到7.34kV（見圖1）；線路保護(hù)波形顯示出現(xiàn)零序電流電壓。

圖1 110kV進(jìn)線電壓及1號主變高壓側(cè)電流波形圖

1.4 開蓋檢查

對GIS 1號主變高壓側(cè)進(jìn)線氣室氣體回收后進(jìn)行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)1號主變高壓側(cè)進(jìn)線氣室靠近主變第一個絕緣盆A相導(dǎo)體周圍澆筑面有短路放電后遺留的黑色印記，A相觸頭也有嚴(yán)重灼傷（見圖2），氣室罐壁附著有大量白色粉塵，B、C相無異常。

圖2 絕緣盆及觸頭放電灼傷

綜合上述檢查結(jié)果分析，造成此次主變差速保護(hù)動作的直接原因?yàn)?號主變高壓側(cè)進(jìn)線氣室靠近主變第一個絕緣盆A相導(dǎo)體對地發(fā)生短路放電。

2 故障處理

根據(jù)故障點(diǎn)情況，準(zhǔn)備對發(fā)生短路放電的絕緣盆及絕緣盆上的A相觸頭進(jìn)行更換處理（見圖3）。檢修公司與GIS設(shè)備制造廠家依據(jù)相關(guān)的GIS設(shè)備檢修規(guī)范及廠家技術(shù)規(guī)范共同制定了故障處理技術(shù)方案，并報(bào)上級部門批準(zhǔn)。

圖3 放電絕緣盆位置圖

2.1 故障處理流程（見圖4）

2.2 故障氣室拆解步驟（見圖5）

2.3 工藝要求及注意事項(xiàng)

1）設(shè)備解體前檢修人員要詳細(xì)了解設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以免在拆解過程中對內(nèi)部導(dǎo)體、觸頭、絕緣盆及氣室罐壁等造成損傷。

圖4 故障處理流程圖

圖5 故障氣室拆解步驟圖

2）氣室解體檢修應(yīng)選擇晴好天氣，室內(nèi)要進(jìn)行無塵處理，空氣濕度不應(yīng)大于80%。

3）故障氣室的氣體要回收到專用氣罐單獨(dú)封存，不得排放到大氣中。

4）拆解及回裝過程中的吊裝工作應(yīng)由經(jīng)過專門培訓(xùn)，并取得專業(yè)資格證書的人員擔(dān)任。

5）拆解過程要嚴(yán)格按照技術(shù)方案進(jìn)行。解體后的氣室、導(dǎo)體等配件應(yīng)對應(yīng)安裝位置做標(biāo)記后放置到專門場地，螺絲等小零件應(yīng)分類存放。對拆解后的氣室進(jìn)行清理時(shí)要穿防塵服，戴防毒面具和橡膠手套。粉塵清理主要用無毛紙蘸酒精進(jìn)行，對法蘭面上的輕微劃痕、銹蝕和導(dǎo)體、罐壁的輕微灼傷用百潔布打磨后再用酒精擦拭干凈，配件上的溝槽孔等人手難以觸及的部位應(yīng)用吸塵器清理。配件清理完成后用塑料布進(jìn)行封蓋。

6）回裝應(yīng)按拆解逆過程進(jìn)行。每一個配件回裝時(shí)要再次用五毛紙和吸塵器清理一遍。所有拆解的密封面的密封圈都要更換新的，新密封圈使用前要檢查其是否有裂痕或嚴(yán)重劃傷，真空硅脂油涂抹要均勻適量。法蘭面的緊固螺絲要用力矩扳手對角均勻緊固。手孔蓋最后回裝，其他配件回裝完畢后用吸塵器從手孔蓋伸進(jìn)氣室內(nèi)部對回裝過程中可能帶入的灰塵進(jìn)行最后清理，清理完成更換手孔蓋上的干燥劑然后迅速封孔。

7）回裝完畢后立即對氣室抽真空，抽至133Pa后再抽3～4h（使其室內(nèi)水分充分氣化被抽出）。抽真空結(jié)束后充入額定壓力的高純（99.999%）氮?dú)膺M(jìn)行干燥，靜置24h后再次抽真空，最后充入額定壓力SF6氣體，靜置24h后用檢漏儀檢漏并測微水。

8）對解體部分進(jìn)行絕緣電阻、回路電阻及耐壓試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)合格后申請送電投運(yùn)。

3 故障原因分析

對1號主變高壓側(cè)進(jìn)線氣室解體后發(fā)現(xiàn)放電絕緣盆主密封圈在放電部位有兩處斷裂，斷口較平整并呈現(xiàn)出斜切口狀，斷裂處密封槽內(nèi)有大量硅脂油堆積，絕緣盆澆筑面有疑似硅脂油流過的白色痕跡（見圖6）。斷裂的密封圈并沒有放電燒傷痕跡，從形狀看也沒有被嚴(yán)重?cái)D壓過，證明密封圈不是由于擠壓導(dǎo)致斷裂，放電也不是由斷裂的密封圈直接引起。由此懷疑設(shè)備安裝過程中安裝人員對此密封圈進(jìn)行過裁接處理，為使密封圈斷口處可靠固定于絕緣盆密封槽內(nèi)，此處使用了大量的硅脂油。

圖6 放電絕緣盆及其主密封圈

此故障點(diǎn)位于室外，多年運(yùn)行過程中的高溫暴曬使堆積的硅脂油融化慢慢滲入氣室內(nèi)部并沿絕緣盆澆筑面擴(kuò)散，氣室內(nèi)的高壓靜電使內(nèi)部的少量粉塵懸浮并逐步吸附到硅脂油滲流過的部位，隨著硅脂油上所吸附粉塵的增多，逐步縮小了導(dǎo)體與管壁的絕緣距離，進(jìn)而引起導(dǎo)體對接地的管壁沿絕緣盆澆筑面發(fā)生放電，最終導(dǎo)致主變差速保護(hù)動作。

4 結(jié)論

GIS組合電器雖然具有占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、檢修周期長、維護(hù)工作量小、安裝迅速、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但其對安裝及檢修維護(hù)的工藝要求相當(dāng)高。本次故障的發(fā)生也提醒我們今后在GIS設(shè)備的安裝及檢修維護(hù)工作中，一定要增強(qiáng)責(zé)任心，嚴(yán)格按照規(guī)范的工藝要求進(jìn)行操作，這樣才能降低此類故障的發(fā)生率，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] DL/T 596—1996. 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] DL/T 603—2006. 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程[S].

[3] 黃麗嬌, 蘇東青. 126kV GIS內(nèi)部放電故障分析與處理[J]. 電工技術(shù), 2012(9): 72-73.

[4] 孫茁, 薛源, 郭宏偉. 126kV GIS設(shè)備典型故障分析與處理[J]. 高壓電器, 2010, 46(11): 95-98, 102.

[5] 張凱, 孫亞明, 胡春江, 等. GIS設(shè)備局部放電檢測技術(shù)研究[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(9): 66-69.

[6] 楊柳, 張顯聰, 李徽勝. 110kV玉樹站高壓開關(guān)柜局部放電綜合診斷與分析[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(2): 72-76, 85.

[7] 郭雷, 張海杰, 陳仁剛, 等. 一起220kV GIS設(shè)備內(nèi)部放電故障分析及處理措施[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(1): 127-130, 133.

[8] 鮑永勝, 郝峰杰, 徐建忠, 等. GIS局部放電脈沖分類特征提取算法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2016, 31(9): 181-188.

[9] 林濤, 韓冬, 鐘海峰, 等. 工頻交流電暈放電下SF6氣體分解物形成的影響因素[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(2): 219-225.

[10] 楊振東, 寧波, 譚靜. GIS電流互感器進(jìn)水受潮原因分析及解決措施[J]. 湖北電力, 2012, 36(2): 29-30, 38.

Main transformer differential brotection action caused by GIS internal discharge inspection and analysis of fault

Zhang Hai Bai Ying

(Shanxi the Yellow River Wanjiazhai Water Group Co., Ltd, Taiyuan 030012)

With the development of technology, the application of GIS (gas insulated totally enclosed switchgear) in electric power system is very common, and there are different ways to detect failures. In this paper, the occurrence, inspection test, treatment process and process requirements of the main transformer differential protection action caused by the internal discharge of GIS are described in detail, and the cause of the failure is further analyzed, so as to provide references for the inspection and treatment of such faults.

differential protection; GIS; discharge

2018-03-08

張 海（1984-），男，山西昔陽人，本科，助理工程師，從事變電站電氣設(shè)備檢修維護(hù)工作。