一起220 kV GIS母线失压事故分析

韦德福，李 斌，洪 鹤

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006）

一起220 kV GIS母线失压事故分析

韦德福1，李 斌1，洪 鹤2

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006）

介绍了一起220 kV GIS母线失压的事故分析过程，根据现场解体和处理情况，得出GIS母线气室C相主母线导电杆端部镀银铜触头与铝导杆连接处固定螺栓紧固力矩不足，使接触电阻增大、螺栓通流发热，铝导电杆过热部位逐渐熔化滴落到下部的B相母线上，引发三相短路是此次事故发生的主要原因，通过对这起事故的分析研究，对今后GIS类似故障的处理分析提供借鉴与参考。

GIS；母线失压；三相短路；事故分析

GIS因其占地面积小、维护工作量少、运行可靠及故障率低等优点，在电力系统的使用率逐年增加。但由于其主要部件的工艺技术、装配质量问题引起的设备绝缘性能下降问题，已引发了多起事故［1-5］，严重威胁了电网的安全运行。文中对某500 kV变电站由于GIS故障而导致220 kVⅡ母线失压事故进行分析。

1 事故过程

1.1 事故情况

某500 kV变电站220 kVⅡ母线运行中母差保护动作，220 kVⅡ母线失压，Ⅱ母线上所连接的220 kV新蒲2号线、蒲法2号线、蒲辉2号线、蒲东2号线、2号主变二次、1号母联和Ⅱ、Ⅳ母线分段开关跳闸。该变电站220 kV一次设备为某高压开关有限公司2008年12月生产的252型GIS设备，2009年9月10日投运。故障时天气晴，现场无作业，故障设备外观如图1所示。

图1 故障设备外观

1.2 事故前运行方式

故障前该变电站系统为正常运行方式，500 kV主接线为3／2接线，运行有9条线路。220 kV系统主接线为双母线双分段接线，运行有14条线路。220 kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母线并列运行，Ⅰ母线带新蒲1号线、蒲法1号线、蒲辉1号线、蒲东1号线，Ⅱ母线带新蒲2号线、蒲法2号线、蒲辉2号线、蒲东2号线、2号主变二次，Ⅲ母线带蒲韩1号线、蒲大1号线、蒲繁1号线、3号主变二次，Ⅳ母线带蒲韩2号线、蒲大2号线、蒲繁2号线。2号、3号主变容量均为1 000 MVA，故障前2台主变负荷均为1万kW。

1.3 保护动作情况

220 kVⅠ、Ⅱ段母线第1套、第2套母差保护动作，Ⅱ段母线切除，故障录波图显示Ⅱ段母线BC相先短路，5 ms后发展为三相短路，故障电流39.315 kA，各线路保护及主变保护均未动作，Ⅱ母线所带间隔一次故障电流如表1所示。

表1 Ⅱ母线所带间隔一次故障电流

1.4 设备检查情况

220 kVⅡ母线所带线路间隔及主母线间隔各气室SF6气体压力正常，设备壳体、接地端子、绝缘盆子、防爆膜等外观均无异常。由于故障GIS为主母线共箱、其余分箱结构，三相短路发生在主母线气室内，对Ⅱ母线主母线间隔3个气室分别进行SF6气体分解物试验，发现靠近Ⅳ母线侧气室SF6分解产物严重超标，其中SO2为310 μL／L，H2S为90 μL／L，其余两气室无异常，由此判定Ⅱ母线靠近Ⅳ母线侧气室（长24 m）为故障气室。故障气室及位置如图2、图3所示。

图2 故障气室

2 解体检查

2.1 故障母线解体检查

回收220 kVⅡ母线故障气室（西侧气室）全部SF6气体（约500 kg），相邻气室（中间气室）回收SF6气体减压至0.2 MPa。打开手孔盖，通过手孔盖用相机拍照，查找到故障点位置处于2号主二次间隔至蒲东2号线间隔之间的主母线处，设备情况如图4所示，故障点外部壳体位置、故障点位置如图5、图6所示。清罐并将故障处受损元件拆出。检查发现，故障部位筒体被熏黑，无严重烧伤痕迹；故障部位为三相主母线导电杆活动连接侧，三相主母线绝缘支架外表面被电弧熏黑，无放电弧道和裂纹；三相导体杆内侧均有电弧灼烧痕迹，C相最严重，元件烧损情况如图7所示。

图3 故障气室位置

图4 母线气室内部故障部位

图5 故障点外部壳体位置

图6 故障点位置示意图

2.2 C相铝导电杆与镀银铜触头解体检查

C相铝导电杆与镀银铜触头接触面外沿出现0.5 mm的缝隙，铝导电杆侧出现烧蚀孔洞，铜镀银触头表面有严重过热发红痕迹，烧损情况如图8所示。

主母线铝导杆与镀银铜触头是通过6个直径为10 mm，长度为30 mm的螺栓固定连接，将烧熔在一起的C相导电杆铜铝结合面锯开，检查螺栓齐全，无漏装情况。接触面切开后铝导电杆表面外观如图9所示。

图7 烧损元件

图8 C相导电杆活动连接侧烧损情况

图9 接触面切开后铝导电杆表面1

螺栓插入铝导电杆深度设计标准为19 mm，为验证各螺栓的紧固情况，继续进行切割，切割至16 mm左右时，发现1个固定螺栓口内已无螺杆，继续切割，其他5个螺栓插入深度比较均匀，检查情况如图10所示。

2.3 A、B相铝导电杆与镀银铜触头解体检查

检查A相、B相共12个固定螺栓的紧固力矩，螺丝拧紧标准力矩为12 Nm，各螺栓旋转角度为20°～300°，存在不同程度的松动。检查A相、B相铝导杆与镀银铜触头接触面，除受短路故障波及轻微受损外，未发现其他明显异常。

图10 接触面切开后铝导电杆表面2

3 处理措施

对故障部件进行更换后进行导电杆复装，测试故障气室内三相主母线整段回路电阻，A相为866 μΩ、B相为216.4 μΩ、C相为217 μΩ，A相明显偏大，逐段进行查找，发现2号主二次间隔A相主母线导电杆固定连接侧接触面接触不良（非拆装部位），接触电阻为645 μΩ，接触不良部位如图11所示。

图11 A相主母线导电杆固定连接侧接触面接触不良

该处由6个直径为10 mm，长度为30 mm的螺栓固定连接，螺丝拧紧标准力矩为12 Nm，各螺栓旋转角度为45°～180°，存在不同程度的松动。申请2号主二次停电，拆开该接触面，发现2处过热烧伤痕迹，接触面情况如图12所示，接触不良部位如图13所示。

图12 接触面情况

图13 A相接触不良部位

对2处受损元件更换施工、清理打磨罐体施工后，用力矩扳手对故障气室内所有外露螺栓进行力矩校核，未发现其他异常情况。再次对故障气室内三相主母线整段进行电阻测试，A相为218.3 μΩ、B相为216 μΩ、C相为217.2 μΩ，结果良好，进行彻底清罐、抽真空、充2遍氮气进行清洗、充SF6气体并静放。

进一步检查，对220 kVⅠ母、Ⅱ母线进行耐压试验。在耐压试验前，结合220 kVⅠ母、Ⅱ母所有元件停电机会，进行220 kVⅠ母三相主母线回路电阻测试，测试结果良好。然后进行220 kVⅡ母三相主母线回路电阻测试，B相偏大，逐段进行检查，发现220 kV新蒲1号线到1号母联之间三相不平衡，其中A相电阻为93 μΩ、B相电阻为166 μΩ、C相电阻为90 μΩ，其余区段良好。

对220 kVⅡ母线东侧气室进行SF6气体回收，相邻气室（中间气室）回收SF6气体减压至0.2 MPa。打开220 kVⅡ母线东侧气室，进行内检，未发现放电点，逐段进行回路电阻测试，发现预留间隔B相主母线导电杆活动连接侧铝导电杆与镀银铜触头接触面接触不良，接触电阻为80 μΩ，该处与引发故障的C相接触不良部位一致，接触不良情况如图14所示，接触不良部位如图15所示。

图14 B相主母线导电杆活动连接侧接触面接触不良情况

图15 B相接触不良部位

拆下导电杆，打开接触面，镀银铜触头接触面上有4个小麻点，如图16所示，铝导电杆接触面完好，处理后，复装，重新测试回路电阻良好，清罐、抽真空、充气。发现6个螺栓均有不同程度松动（20°～30°）。处理完毕测量接触电阻为1～2 μΩ。

图16 镀银铜触头接触面

打开220 kVⅡ母西侧气室和中间气室，进行内检，未发现放电点，同时进行母线螺栓紧固，逐个打开220 kVⅡ母线连接的新蒲1、2号线，蒲法1、2号线，蒲辉1、2号线，蒲东1、2号线，2号主变二次，Ⅱ母TV共11个间隔的Ⅱ母隔离开关手孔盖，检查Ⅱ母隔离开关绝缘盆子，未发现放电点。

4 故障原因分析

a.故障部位C相主母线导电杆端部镀银铜触头与铝导杆连接处固定螺栓紧固力矩不足，接触面接触不良，螺栓通流发热，铝导电杆过热部位逐渐熔化滴落到下部的B相母线上，造成BC相间短路，5 ms后，弧光引发三相短路，这是导致本次故障的直接原因。

b.由于故障部位为制造厂厂内装配，且同一工作面的其余两相也存在松动，设备厂家确认螺栓未紧固到位是由于厂内装配人员责任心不强，未认真执行工艺标准导致。通过对故障气室（24 m）的全面检查及220 kVⅠ母、Ⅱ母回路电阻测试，认为该设备厂家对产品工艺标准执行不严格、产品质量管控存在严重漏洞，这是导致本次故障的根本原因。

c.此次故障为发展型故障，故障部位的烧蚀是较长时间过热所导致的。故障设备运行已达5年，未出现异常，近期该变电站系统潮流也无明显变化，上半年带电检测未发现异常。但下半年该条母线上的2条线路在同塔并架处发生倒塔事件，故障处曾遭受多次短路电流电动力冲击，分析认为倒塔短路冲击加剧了故障点处接触不良的程度是此次故障的诱发因素。

5 结束语

此次GIS母线失压是一起典型的因制造厂家对产品工艺标准执行不严格及装配工艺质量问题引起的绝缘故障。制造厂家应高度重视产品装配工艺标准的刚性执行，加强从业人员的培训和产品质量控制，从根本上杜绝此类故障。

另外，应对该变电器220 kV GIS进行重点监测，加大带电检测频度，最近3个月内每月进行1次SF6分解产物检测和超声局放、超高频局放检测，并可采用超高频局放在线监测装置进行实时监测。

［1］ 孙大陆.110 kV SF6断路器爆炸事故原因分析［J］.东北电力技术，2010，31（3）：37-39.

［2］ 高殿滢，李胜川，刘佳鑫.一起500 kV线路电压异常现象的事故分析处理［J］.东北电力技术，2015，36（1）：1-5.

［3］ 李 爽，赵义松，张 巍，等.一起220 kV变压器短路事故分析［J］.东北电力技术，2012，33（9）：32-33.

［4］ 汪晓明，何 萍，刘 衍.一起500 kV HGIS事故的分析及处理［J］.高压电器，2014，50（1）：129-132.

［5］ 王静君，黄瑜珑.一起500 kV GIS隔离开关绝缘闪络的事故分析［J］.高压电器，2013，49（9）：119-123.

Accident Analysis on a Bus Voltage Loss of 220 kV GIS

WEI De⁃fu1，LI Bin1，HONG He2
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

An accident analysis of bus voltage loss of 220 kV GIS is introduced in this paper.According to the disintegration and the treatment，fixed bolt has small torque at the joint of aluminum guide bar and silver copper contact for conduction pole ends of C⁃phase main bus，this causes a increase in contact resistance，screw bolt get hot and aluminum guide bar can be melted which drop B-phase busscrew bolt，three⁃phase short⁃circuit happens that is the main accident reason.This paper analyses the accident and provides a ref⁃erence for the analysis and the dispose of similar GIS faults.

GIS；Bus voltage loss；Three-phase short-circuit；Accident analysis

TM73；TM595

A

1004-7913（2015）06-0046-05

韦德福（1982—），男，硕士，工程师，从事过电压及高压试验技术研究。

2015-04-10）