亭子口電站500kV GIS設(shè)備吸附劑改造

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 引言

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，嘉陵江干流的中游上段，是嘉陵江干流開發(fā)建設(shè)中唯一的骨干控制性工程。該工程以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運，并具有攔沙減淤等綜合利用效益，對減少三峽水庫泥沙淤積具有不可替代的作用。亭子口電站總裝機(jī)容量110萬kW，設(shè)計年平均發(fā)電量29.51億kW·h～31.75億kW·h，是川東北地區(qū)規(guī)模最大的具有年調(diào)節(jié)能力的大型水電電源。主接線采用三角型接線，1回500kV出線(亭中線)，500kV GIS主要設(shè)備布置在500kV GIS室，共有3個間隔并排布置，每個間隔呈臥式分層布置有斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等設(shè)備。

2 500kV GIS隔離刀閘氣室放電故障分析

2017年01月19日20時，500kV亭中線乙開關(guān)線路側(cè)刀閘50021正常分閘操作時發(fā)生50021B相接地故障，根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，原因是由于50021刀閘B相吸附劑擋板及吸附劑袋掉落，造成50021刀閘B相動觸頭絕緣性能下降，導(dǎo)體對殼體沿著低絕緣電場形成放電通道，發(fā)生放電事故。如圖1所示。

2.1 事件經(jīng)過

2017年01月19日20∶52分，4號機(jī)組檢修結(jié)束后，開機(jī)前做4號機(jī)保護(hù)裝置整組傳動試驗過程中，執(zhí)行500kV亭中線“5002”開關(guān)由運行轉(zhuǎn)冷備用操作，在拉開50021刀閘時放生放電故障，造成亭中線1號線路保護(hù)裝置接地距離I段保護(hù)動作、縱差保護(hù)動作；亭中線2號線路保護(hù)裝置工頻變化量阻抗保護(hù)動作、距離I段保護(hù)動作、縱聯(lián)距離保護(hù)動作、縱聯(lián)零序方向保護(hù)動作，5001開關(guān)B相跳閘。1.2s后5001開關(guān)斷路器保護(hù)裝置重合閘保護(hù)動作，5001開關(guān)B相合閘；亭中線1號線路保護(hù)裝置縱差保護(hù)動作、保護(hù)永跳出口、距離重合閘加速保護(hù)動作、接地距離I段保護(hù)動作、零序加速段保護(hù)動作，亭中線2號線路保護(hù)工頻變化量阻抗保護(hù)動作、距離I段保護(hù)動作、距離加速保護(hù)動作、零序加速保護(hù)動作、縱聯(lián)距離保護(hù)動作，對外送電全停，檢查相關(guān)繼電保護(hù)裝置動作均正常。故障后，通過GIS外殼觀察孔可明顯觀察到故障氣室內(nèi)部存在放電痕跡。

2.2 隔離刀閘解體情況

根據(jù)現(xiàn)場檢查，同時將故障刀閘拆卸(故障部位整體封存)運回江蘇現(xiàn)代重工電氣有限公司進(jìn)行解體分析，進(jìn)一步查找具體原因，解體后內(nèi)部狀況如下：

(1)檢查故障氣室內(nèi)EDS裝置動、靜觸頭部分，發(fā)現(xiàn)動、靜觸頭間有明顯的放電痕跡；

圖1 主接線示意

(2)檢查GIS殼體內(nèi)部表面，發(fā)現(xiàn)有明顯的放電痕跡；

(3)解體檢查吸附劑部件，發(fā)現(xiàn)吸附劑擋板脫落，卡子已損壞且有放電痕跡。

2.3 原因分析

根據(jù)故障氣室解體情況，結(jié)合類似結(jié)構(gòu)設(shè)備故障經(jīng)驗，大致判斷故障機(jī)構(gòu)在動作過程中，殼體內(nèi)部因受到某些影響絕緣強(qiáng)度的介質(zhì)的作用，在導(dǎo)體和外殼殼體之間形成了低絕緣強(qiáng)度的通道，從而引發(fā)放電故障。放電通道的形成主要受以下幾個方面影響：

(1)因制造裝配工藝、現(xiàn)場安裝防塵等級等因素的影響，導(dǎo)致導(dǎo)體表面剝落、氣室內(nèi)部遺留銀、銅、鋁等金屬異物，其藏匿于電場作用不到的夾縫之中，在電場作用力或分合閘操作作用力下被帶出，產(chǎn)生局部放電，從而引發(fā)放電故障；

(2)吸附劑擋板因不當(dāng)安裝而受損，在刀閘分合閘動作的沖擊力作用下，導(dǎo)致吸附劑擋板脫落，引發(fā)GIS內(nèi)部絕緣強(qiáng)度降低，產(chǎn)生放電故障，吸附劑裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理，易松動脫落；

(3)EDS殼體內(nèi)壁面涂層內(nèi)存在異物質(zhì)附著，初期交流耐壓和局部放電試驗未檢測到，在長期強(qiáng)電場運行作用下，形成持續(xù)懸浮局部放電，局部燒壞EDS殼體內(nèi)壁面涂層，最終引發(fā)尖端放電現(xiàn)象。

3 解決方法

3.1 設(shè)計優(yōu)化

針對吸附劑裝置存在的設(shè)計缺陷，對其結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，采用新型不銹鋼材質(zhì)和尺寸，使吸附劑裝置結(jié)構(gòu)更加合理。

3.2 處理措施

500kV GIS設(shè)備共有96個氣室，其中有75個氣室均裝有吸附劑裝置，共計200套吸附劑裝置，安裝在側(cè)面的主要是地、隔刀氣室和垂直段氣室共90套吸附劑裝置；安裝在下斜面的主要是地刀氣室共30套吸附劑裝置；安裝在底部的主要是水平段氣室共計80套吸附劑裝置。因現(xiàn)代重工廠家設(shè)計的吸附劑蓋板存在缺陷，可能在運行中掉落。風(fēng)險最大的就是安裝在側(cè)面和下斜面的吸附劑裝置，為減少同時停電時間，將所有的吸附劑裝置分成三個階段進(jìn)行全部更換，并對氣室進(jìn)行抽真空、充氣、靜止、檢漏、微水及純度試驗合格，對隔離開關(guān)的調(diào)整、手自動分合、回路電阻及耐壓試驗合格，投入運行后，徹底解決了SF6吸附劑裝置在運行中存在松動脫落的風(fēng)險。

4 結(jié)論

通過對亭子口電站500kV GIS設(shè)備吸附器裝置進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，改造后設(shè)備運行正常，確保了500kV GIS設(shè)備安全穩(wěn)定運行。