寧夏電網GIS帶電檢測現狀及典型案例分析

周秀,劉威峰,田天,田祿,魏瑩,陳磊,李奇超

(國網寧夏電力有限公司電力科學研究院，寧夏 銀川 750011)

近年來，寧夏電網110 kV及以上新建變壓站都是以GIS設備結構為主，即使GIS設備具有諸多優(yōu)點，但GIS設備的故障仍時有發(fā)生，因而GIS設備的例行及診斷性帶電檢測工作必不可少，且通過帶電檢測發(fā)現GIS設備缺陷是當下最主要也是最行之有效的方法。

1 寧夏電網GIS設備帶電檢測概況

據不完全統(tǒng)計，近5年帶電檢測診斷技術主動發(fā)現寧夏電網110 kV及以上GIS設備故障或缺陷共18起，具體情況如表1所示。

表1 寧夏電網GIS帶電檢測發(fā)現缺陷/故障統(tǒng)計

1.1 GIS漏氣缺陷

(1)2015年6月22日，對某330 kV變電站330 kV GIS設備進行SF6氣體紅外成像檢漏時，發(fā)現該站某I號出線的33566隔離開關A相頂蓋緊固螺栓及氣室連接縫隙處有SF6氣體泄漏現象，如圖1所示。該氣室壓力為0.49 MPa，其額定壓力應為0.50 MPa。后續(xù)停電檢查發(fā)現頂部密封蓋裝配工藝不良，導致密封不嚴，造成SF6氣體從頂蓋各緊固螺栓及罐體縫隙處泄露[1-2]。

圖1 內置傳感器紅外檢漏

(2)2018年9月6日，某220 kV變電站GIS設備例行巡視時，發(fā)現60216斷路器B相SF6氣體壓力降至0.58 MPa，立即對該氣室進行補氣及檢漏工作，通過紅外檢漏儀檢測發(fā)現該氣室的密度繼電器三通閥與本體連接面處有明顯的漏氣現象，如圖2、圖3所示。根據停電后的解體檢查結果分析，主要原因為設備制造工藝不良，導致密封面焊接傾斜，密封圈未能壓緊造成漏氣；次要原因為設備安裝調試階段未及時發(fā)現設備固有缺陷(僅投運1年)，投運前檢漏試驗未及時發(fā)現該缺陷[3-4]。

圖2 60216斷路器氣室紅外檢漏成像

圖3 60216斷路器氣室漏氣位置

1.2 自由顆粒放電缺陷

2017年11月28日，對檢修后的某330 kV變電站126 kV GIS IV母和III母開展投運前交流耐壓試驗。在126 kV GIS IV母A相耐壓試驗時，發(fā)現有異常的超聲局放信號，超聲圖譜表征為126 kV GIS IV母存在自由顆粒放電缺陷。經現場解體確認GIS母線罐體底部存在雜質及顆粒，異常超聲波信號如圖4所示，GIS內部的雜質及顆粒如圖5所示。經分析，該雜質及顆粒為GIS安裝過程中未嚴格按照工藝流程操作，造成金屬顆粒等異物未被及時發(fā)現清除，滯留在GIS底部[5-6]。

圖4 超聲波局放脈沖圖譜

圖5 現場解體的金屬碎屑

1.3 懸浮放電缺陷

2018年6月22日，某330 kV變電站110 kV GIS進行紅外成像檢測時，發(fā)現114出線間隔的C相出線套管氣室異常發(fā)熱，并結合紅外成像分析判斷114間隔出線套管的導電桿的插接件存在接觸不實現象，如圖6及表2所示。停電解體檢查發(fā)現GIS導桿連接部位的組部件存在接觸不良現象，應為GIS設備安裝時工藝管控不到位造成的[7]。

表2 114間隔出線套管回路電阻測試

圖6 114出線間隔紅外成像

2 聯(lián)合檢測技術在GIS設備懸浮放電缺陷中的應用

寧夏電網GIS帶電檢測過程中，盡管由懸浮放電缺陷引起的占比最低，但其對GIS設備危害卻很大，因而，在GIS設備的例行及診斷帶電試驗過程中，應重視懸浮放電缺陷診斷工作。在此，介紹了一起聯(lián)合檢測技術在GIS設備懸浮放電缺陷中應用的典型案例。

2.1 缺陷概述

2018年12月3日，某110 kV變電站GIS設備開展帶電檢測工作，在1111和1112間隔的電壓互感器隔離開關處發(fā)現異常局放信號，并運用X射線成像檢測技術確定缺陷部位，分析判斷1111間隔電壓互感器隔離開關內部絕緣拐臂處存在局部放電缺陷[8]。

2.2 聯(lián)合檢測情況

(1)特高頻局放檢測。在110 kV GIS的1111間隔電壓互感器隔離開關氣室臨近的接地開關絕緣子處檢測到異常特高頻信號，PRPD和PRPS圖表征為懸浮放電信號[9-10]，如圖7所示。

圖7 特高頻局部放電圖譜

(2)超聲波局放檢測。在110 kV 1111間隔電壓互感器隔離開關氣室處檢測到較大的超聲波局部放電信號，超聲波信號的相位圖譜表征為懸浮放電信號，如圖8所示。

圖8 超聲波局部放電相位圖譜

(3)X射線檢測。對超聲波及特高頻局放疑似信號部位開展X射線成像檢測，發(fā)現1111隔離開關內部絕緣拐臂連接軸銷位于滑孔的右部，且動觸頭插入深度不夠，存在合閘不到位現象。成像結果如圖9、圖10所示。

圖9 隔離開關絕緣拐臂X射線成像

圖10 隔離開關動靜觸頭X射線成像

2.3 解體檢查情況

為防止缺陷進一步發(fā)展，威脅GIS設備安全運行，1月8日，對該隔離開關進行解體檢查，檢查結果如圖11所示。絕緣拐臂與傳動桿連接部位存在腐蝕痕跡、動靜觸頭存在接觸不到位情況，與超聲、特高頻局放及X射線檢測結果一致。

圖11 隔離開關拐臂軸

2.4 小 結

超聲波和特高頻局部放電檢測技術是GIS設備帶電檢測最常見的也是最行之有效的方法，但GIS設備的部分組、部件內部結構較復雜，應充分結合X射線成像檢測技術及設備內部結構圖綜合判斷GIS設備異常狀況，便于精準分析GIS設備缺陷。

3 結 論

(1) 關口前移，嚴控設備安裝質量。部分GIS設備的懸浮放電缺陷是由于安裝質量把控不嚴及驗收不到位造成的。一方面對安裝人員建立可追溯的考核制度，將安裝工藝細化和標準化，重點對罐體內部清理、導體對接緊固、伸縮節(jié)安裝等關鍵工藝做到痕跡管理，嚴肅追究安裝責任；另一方面應加大驗收人員的痕跡管理和責任追溯機制，確保安裝過程中各環(huán)節(jié)及關鍵點拍照、存檔、簽名、歸類，形成痕跡管控和終生責任追溯。

(2)持續(xù)提升GIS設備狀態(tài)綜合診斷水平。積極主動應用技術先進且成熟度高的儀器，并探索先進的試驗手段，對于不同的缺陷，有針對性地采用檢測手段，不斷地總結經驗并推廣。

(3)做好全過程質量管控。應建立高效快捷的閉環(huán)反饋及質量管控模式，對提升設備的設計、制造、安裝、調試、運檢等各環(huán)節(jié)GIS全過程質量管控意義重大。尤其對設備安裝完成后、投運前應嚴格按照檢修標準開展全面“首檢式驗收”，利用大型、精密儀器對GIS開展帶電檢測及激光探焊縫等全面“體檢”工作。