一起50050000 kVHGISVHGIS故障处理及其防范措施

胡宏宇，熊 洲，晏年平

（1江西省电力公司检修分公司，江西南昌 330096；2江西省电力公司，江西南昌 330077；3.江西省电力科学研究院，江西 南昌 330096）

0 前言

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有占地面积小、不受外界环境条件影响等优点，在我国电网建设中受到广泛的青睐。HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。然而，由于国产化盆式绝缘子关键制造工艺研究不够深入，某些厂家生产的设备在投运初期，多次发生盆式绝缘子击穿故障。我公司新东北电气(沈阳)高压开关有限公司生产的ZHW-550型HGIS自2010年4月15日投入运行以来，连续发生2起盆式绝缘子击穿故障。因此如何预防GIS盆式绝缘子击穿故障成为研究的课题。现就12月21日发生的故障进行分析。

1 故障经过

故障前运行方式，石钟山500 kV变电站500 kV系统采用3/2接线方式，500 kVⅠ、Ⅱ母运行，500 kV永石Ⅰ线、永石Ⅱ线运行，5011、5012、5021、5022、5023、5031、5032开关运行。石钟山500 kV变电站500 kV一次系统图见图1。

2012年12月21日，天气阴，石钟山500 kV变电站无检修作业，永石Ⅰ线线路无操作。19点46分石钟山500 kV变电站永石Ⅰ线双套线路保护动作，B相单相跳闸，B相单相重合不成功，跳三相。查阅雷电定位系统及避雷器动作记录，故障前后半小时内变电站及永石Ⅰ线均无落雷。

2 500 kV HGIS结构

图2 HGIS结构示意

如图2所示每个断路器间隔分为3个气室，采用不通气的盆式绝缘子（加粗线条）作为隔断。编号分别为#1、#2、#3。其中#1气室为断路器所在气室，额定气压为0.6 MPa；#2与#3气室结构相同，包括三个气罐：VT罐-隔离开关与接地刀闸所在气罐、CT罐-电流互感器所在气罐、VG罐-母线气罐。三个气罐通过可通气的盆式绝缘子（细线条）相连接，共同组成一个气室，其额定压力为0.4 MPa。本次故障发生在50222隔离开关所在气室中的CT罐与VT罐之间的盆式绝缘子。

图1 石钟山500 kV变电站500 kV一次系统图及永石I线B相故障气室位置

3 故障调查

3.1 现场检查情况

现场检查500 kV HGIS永石I线50222B相隔离开关罐与电流互感器罐之间盆式绝缘子部位，发现有大量黑色胶状物溢出，并滴落在电流互感器罐体外部。永石I线50222隔离开关B相2号故障气室位置和如图1，故障气室外观现场检查如图3。

图3 故障2号气室现场检查情况

3.2 石钟山变电站500 kV HGIS检测试验情况

查阅故障间隔以往的交接、例行检查试验报告，均无异常记录。

查阅变电站运行巡视记录，故障前各气室压力正常。故障初始19时46分50222 B相隔离开关气室未出现SF6压力低告警，至20时30分监控后台报“5022B相断路器2号气室SF6气体压力降低报警”，降至告警值。

永石Ⅰ线故障跳闸后，检查故障的50222隔离开关B相2号气室，该气室气压表显示气室压力为0.04 MPa。由于故障后气体泄漏速度快，气室内压力过低，现场无法测出50222隔离开关B相气室内SF6气体的微水及分解物组分。之后对相邻气室进行SF6气体微水及分解产物检测，试验结果均正常，如表1。

表1 2号气室相邻气室微水及SF6气体分解物组分试验数据（μL/L）

3.3 继电保护装置动作情况分析

技术人员现场分析保护动作情况。永石I线配置双套RCS-931AMM、WXH-803A线路保护，5022、5023断路器保护配置为WDLK-862A。永石I线动作行为如下：

1）第一次故障。永石I线B相单相故障，故障电流有效值约7.7 kA，两套线路保护瞬时动作，5022、5023断路器保护单跳出口，5022、5023断路器B相断开。

2）第二次故障。5022、5023断路器B相断开后，5023断路器保护经延时837 ms重合闸出口，5022断路器保护因重合闸延时未达到定值（5022断路器保护重合闸延时定值为1.3 S），5022断路器B相未重合。由于5023断路器重合于B相永久性故障，两套线路保护三跳出口，5022、5023断路器保护三跳出口，5022、5023断路器断开。

结合5022断路器B相2号气室现场检查情况，综合分析5022断路器B相2号气室内存在接地短路，属于永石I线线路保护范围，保护动作行为正确。

4 永石Ⅰ线故障跳闸原因分析

为查明永石I线跳闸原因，12月23日上午在新东北电气(沈阳)高压开关有限公司的配合下解开50222隔离开关传动机构与VT罐的连接螺栓，发现5022隔离开关VT罐盆式绝缘子放电烧裂成碎片（图4，图5），气室内壁附着大量黑色粉层等放电分解物。

图4 炸裂的VT罐盆式绝缘子碎片

图5 VT罐气室内盆式绝缘子烧蚀情况

综合现场检查情况，分析永石Ⅰ线故障跳闸原因是：50222隔离开关B相气室盆式绝缘子存在制造缺陷，自投运以来，在长期运行电压作用下，内部缺陷不断劣化，最终发生固体贯穿性击穿炸裂，致使永石Ⅰ线接地短路，属于盆式绝缘子产品质量问题。黑色胶状物为盆式绝缘子上的密封圈经电弧灼伤高温熔化形成，并从罐体内泄漏出来。检查发现放电部位在50222隔离开关VT罐盆式绝缘子下表面屏蔽罩与CT罐外壁法兰处，如图6。

图6 放电部位示意

5 现场处理过程

这是检修分公司首次开展500 kV HGIS故障修复工作，省公司组织电科院、检修分公司等单位共同制定了修复方案，为今后的500 kV HGIS检修工作积累了宝贵的经验。

具体检修过程如下：

1）根据现场工作时间和工作内容落实工作票并交变电站值班员。

2）清点备品备件，检查机具，工机具进场。

3）本次工作全体工作成员集中学习：江西省电力公司《反违章工作规定》要求、更换方案。

4）工作票办理及许可。

5）确认厂家设备（盆式绝缘子及密封板）到达现场并开箱检查。

6）将5022断路器B相1号气室气压降至0.1MPa。

7）对永石Ⅰ回线B相VG罐、VT罐、CT罐进行拆除及相关二次线拆除，并对VG、CT罐进行检查、清洗。

8）拆除永石Ⅰ回线B相高压套管引线；对永石Ⅰ回线B相高压套管进行拆装，清洗；对5022断路器B相1号与2号气室间盆式绝缘子进行更换及密封；将50221B相3号气室气压降至0.1 MPa。

9）检查盆式绝缘子，安装CT罐并进行检查；对5022断路器B相1号气室进行抽真空；抽真空至133 pa后，停泵后5小时后与30分钟时的压力差应小于67pa[1]。

10）对5022B相1号气室充气至0.2 MPa。

11）对50221隔离开关B相3号气室充气至额定气压。

12）确认VT罐到达现场并开箱检查。

13）将50231隔离开关B相3号气室气压降至0.1MPa。

14）安装VT罐、VG罐及恢复相关二次线。

15）对50222隔离开关B相2号气室进行抽真空。

16）对50222隔离开关B相2号气室充气至额定气压。

17）对5022断路器B相1号气室进行充气至额定气压。

18）对50231隔离开关B相3号气室充气至额定气压。

19）充气设备静置48小时后[2,3]，耐压试验设备进场。

20）对5022断路器B相1号气室、对50222隔离开关B相2号气室、50221隔离开关B相3号气室进行常规试验。

21）对5022断路器B相1号气室、对50222隔离开关B相2号气室、50221隔离开关B相3号气室进行耐压试验。

22）恢复高压套管引线。

23）工机具等撤离现场及现场清理等。

24）验收及整改。

25）工作票终结。

26）恢复永石Ⅰ回线及1号主变送电。

2012年12月31日，永石Ⅰ线及1号主变恢复送电，目前设备运行情况良好。

6 防范措施

盆式绝缘子产品质量不良是造成故障的直接原因。参照国网公司近期召开的新东北组合电器用盆式绝缘子运行情况分析会精神，为预防故障发生，采取的防范措施如下：

1）针对运行早期盆式绝缘子放电故障较为多发的情况，对新投运设备加大超声波、超高频局放等带电检测技术应用的力度，及早发现和消除盆式绝缘子内部存在的缺陷和隐患。

2）为保证GIS设备安装质量，对GIS设备逐步推广实施“专业化”安装，即由制造厂负责本体的安装工作，施工单位进行现场辅助配合。同时为防止GIS装备过程带入异物或者杂质，现场交接应进行100%工频耐压试验，有条件时，应对550 kV及以上产品进行雷电冲击试验。

3）开关设备制造厂应积极联合传感器和监测系统厂家查找原因，进一步研究和提升在线检测装置的可靠性，并在今后的工程中优先采用GIS局放内置传感器的一体化设备，提高缺陷检出成功率。

[1]DL/T 603-2006，气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程[S].

[2]DL/T 393-2010，输变电设备状态检修试验规程[S].

[3]GB 50150-2006，电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].