500kV GIS 隔离刀闸闪络事件

摘 要：由于500kV GIS隔离刀闸绝缘拉杆局部存在质量缺陷，加上安装过程中作业环境不达标，新投运后造成绝缘拉杆绝缘击穿，从而导致500kV GIS多次发生对地闪络的恶性停电事故。

关键词：500kV GIS；闪络；事件；措施

1 概述

福建某火电厂500kV电气主接线（如图1所示），采用3/2接线方式，共三串七台开关。开关型式为新东北电气有限公司采用ABB技术生产的500kV SF6气体绝缘金属封闭开关设备（GIS），产品型号ZF15-550，额定电流4000A，开断电流63kA，动稳定电流峰值160kA，热稳定值63kA。

图1 电气主接线图

2 事故经过

2006年7月2日18时18分，#1机组并网发电，至次日凌晨1：00时许#1机组事故停机，发变组纵差保护动作，A相动作电流6900安。根据保护动作范围，检修人员到现场检查，发现50122/50131刀闸A相气室（50122与50131隔离刀闸共用一个气室）SF6气体的气味异常，初步判定为该气室发生对地短路。为进一步确定故障气室，于16：37特邀调试所专业人员对该气室进行SF6气体成分分析，SO2采样瓶通气15秒，完全变色；HF采样瓶通气2秒，完全变色。以上结果基本确定了50122/50131刀闸A相气室内发生闪络，于当晚对50131隔离刀闸进行了解体检查，结果发现其本身正常，但有受污染粉沫存在。接着对同一气室的50122隔离刀闸进行解体，结果发现其绝缘拉杆完全烧黑，动触头屏蔽罩烧伤。详情如下：

50122隔离刀闸A相绝缘拉杆完全烧黑，动触头屏蔽罩烧伤成一大洞，GIS外壳被弧光灼烧，其中有一处烧得较深，明显是对地放电点。动触头基本完好，整个气室因瞬时的高温高压，各导电体、外壳、屏蔽罩等被绝缘拉杆烧焦形成的碳粉充斥。

3 事故原因分析

针对该厂2006年连续发生两起GIS隔离刀闸绝缘拉杆击穿而导致的对地闪络事故，通过事故录波分析、SF6成分分析，经过厂家、中试院综合分析基本确认事故原因为：该批次隔离刀闸绝缘拉杆个别存在质量缺陷，安装阶段作业环境整体不佳，特别是地处沿海，易受到带有盐分的水分、杂质侵蚀，加上现场由于工期较紧，在安装工艺方面还存在清理不到位的情况，从而导致对地闪络事件的发生。

经核实，新东北电气有限公司采用ABB技术生产的500kV GIS，产品型号ZF15-550，其配套的隔离刀闸绝缘拉杆实际为ABB原料进口，厂家现场加工，受到国内设备及制造工艺的影响，对绝缘拉杆表面的处理相对国外而言，尚有一定差距。虽然经过出厂时的各项试验合格，但由于受现场安装条件及安装工艺的综合影响，使得业已存在的隐患最终暴露出来，从而导致事故的发生。

4 事故处理

事故发生后，为保证机组发电少受影响，检修人员马上着手对事故拉杆进行更换处理。

4.1 将故障气室内SF6气体回收，将该气室所有设备全部拆下，进行现场清理。回收气体使用德国原装进口DILO-B120R21型SF6回收装置。为保证故障气体回收彻底，对气室进行短时抽真空至负压，然后即向气室注入氮气至零表压。

4.2 对气室进行解体，对受损的绝缘拉杆、盆式绝缘子，屏蔽罩、密封圈等进行全部更换，对所有相关部件如母线、母线内壁进行清理。需要强调的是，GIS的金属元件表面和绝缘件的表面都要进行详细的检查。首先检查表面应没有划痕、凹凸不平或灰尘。如果需要进行处理，必须用吸尘器吸掉清理时产生的粉末，并用清洁的绸布或无毛纸蘸无水酒精擦干净。SF6气体及绝缘件对电场强度、环境的干燥程度和清洁程度的要求都很严格，不仅脏东西对其有害，而且潮气、手汗也会影响其性能，因此在打开气室时要严加注意。在进行更换零件操作过程中要注意灰尘和空气的混合物会在元件的表面形成有顽固粘膜的沉积物。

4.3 按GIS设备安装工艺标准进行组装，完毕后进行抽真空处理。抽真空前，为防止相邻气室之间的压差过大而导致盆式绝缘子损坏，必须先将该故障气室前后相邻气室的气压由原来的0.4Mpa降至0.2Mpa，故必須首先对相邻气室气体进行回收。抽真空约12小时后，故障相气室真空度达到小于40Pa且停泵后可维持2小时以上，认为气室抽真空结束。对气室进行充气至额定压力0.4Mpa。

4.4 气室的密封性试验及微水量检测。气室的密封性试验：气室的密封性试验采用包扎法定性检测，用薄膜将气室各个密封面包扎起来，静置12小时后对其进行检测。用灵敏度不低于10～2毫升/秒的气体定性检漏仪沿着外壳焊缝、接头结合面、法兰密封、转动密封、滑动密封、表计接口等部位，用不大于2.5mm/s的速度缓慢移动，检漏仪无反应，则认为密封性能良好SF6气体水分含量测定：如果SF6气体内含有大量水分，温度低时会在绝缘件表面凝结成水，使绝缘电阻降低。所以必须将各气室内SF6气体水分含量控制在规定的范围内。SF6气体水分测量必须在充气至额定气体压力24h后进行，测量时环境相对湿度一般不应大于85%。使用微水仪进行，要求含水量控制在150ppm以下认为合格。

4.5 根据试验标准对隔离刀闸进行机械特性试验，回路电阻测量，及交流耐压试验，试验电压相对地590kV。

4.6 #1机重新开机后，对其进行零起升压。

5 后续措施及反事故建议

5.1 鉴于设备投运一年未到接连发生两起GIS对地闪络的恶性事件（2006年4月15日也发生过另一起类似事件），通过专题会议，为确保万无一失，决定利用机组大修机会，将全站17把隔离刀闸共计51根绝缘拉杆全部进行更换处理，全部更换为ABB原装进口AXICOM产品。要求严格按照GIS检修工艺标准执行，特别是确保现场作业环境的安全，严防杂质、水分的侵蚀。绝缘拉杆的出厂试验要求厂家严格按相关标准进行，包括绝缘拉杆交流耐压、局部放电试验及雷电冲击试验，火电厂派专业技术人员全程见证了试验过程。该火电厂500kV GIS 17把绝缘拉杆经更换后，通过近几年的运行，情况相当稳定，再未发生类似的对地闪络事件。

5.2 GIS设备在运行中发生故障的主要原因分析：一是现场安装时环境清洁度差，使金属微粒、粉末和其他杂物残留在GIS内部；二是现场安装时环境湿度高，导致绝缘件受潮，被腐蚀；三是现场安装的尺寸误差大，使可动元件与固定元件发生摩擦而产生的金属粉末和残屑遗留在零件的隐蔽地方，而没有清理干净；四是在现场安装过程中，有零件错装、漏装等现象；五是由于安装人员不遵守工艺规程使得金属件有划痕、凸凹不平之处而未处理。如在安装过程中发生上述缺陷，在GIS投入运行后，都将可能造成内部闪络、绝缘击穿、内部接地短路和导体过热等故障。

5.3 GIS设备的安装，应严格按照安装工艺规程执行并做好验收签证。GIS设备安装工艺不良，清洁工作没做好，都会造成事故。施工现场保持清洁的工作环境，是保证GIS设备安装质量的关键。若在GIS内部有金属微粒存在，导体有划痕、凸凹不平之处，屏蔽罩安装不正确，这些都将破坏GIS内部的电场结构的性能，破坏电场的均匀性，使得电场发生畸变，在过电压作用下使绝缘击穿。

5.4 加强新投运GIS设备的巡检、点检工作。结合GIS设备最容易发生故障的时间，是运行的第一年这个特点，因此新投运的GIS设备运行人员在设备刚开始运行时要加强管理，加强巡视检查工作和点检维护工作，确保及时消除缺陷，排除安全隐患，从而达到减少事件发生的目的。

5.5 强化SF6气体的抽检及复检工作。新的SF6气体运到电厂后，必须进行抽样检查。气体存放的时间超过6个月以上者，应对SF6气体进行复检。

5.6 加强SF6气体水分的检测工作。GIS设备在运行时，SF6气体的水分含量应符合国家标准的规定，并按周期开展检测，含水量超过规定，应及时用SF6气体处理车对SF6气体进行干燥、过滤，对含水量较高的气室抽真空，并用干燥的氮气进行置换工艺。

作者简介：黄炳华（1973，1-），男，汉族，福建顺昌县人，本科学历，电力工程师，单位：福建华电技术经济中心，研究方向：电气一次。