一起1 000kV GIS内部放电击穿故障分析

崔 勇，盖海龙，刘 况，史伟波，陈仁刚

（国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250118）

一起1 000kV GIS内部放电击穿故障分析

崔 勇，盖海龙，刘 况，史伟波，陈仁刚

（国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250118）

以一起1 000kV GIS内部放电击穿故障为例，系统阐述了如何根据发生故障时变电站设备的运行方式、保护屏录波信息及试验结果，确定GIS故障气室。通过对故障气室进行解体、检查及分析，得出GIS断路器合闸电阻绝缘拉杆击穿是故障的主要原因。针对故障原因，采取正确的检修措施和步骤，更换合闸电阻绝缘拉杆。为1 000kV GIS设备内部放电击穿检修提供借鉴，为特高压变电站实施反事故技术措施提供依据。

1 000kV；GIS；开关；合闸电阻绝缘拉杆；击穿

1 故障情况

1000kV泉城站于2016年6月投运，其电压等级高、负荷重，可靠运行与否，极大关系山东电网的运行安全［1］。

2016年6月21日，1 000kV泉城站进行第二阶段调试工作，投切空载河泉双线试验。9时28分，该站用1号主变压器经T011开关对1 000kV 1号母线充电失败，母差保护动作跳开T011开关。发生故障时1 000kV带电部分如图1所示。

T011开关为运行状态；T062开关为热备用状态，T0621刀闸在合位；1 000kV 1号母线侧其他开关均为冷备用状态，T0321、T0511刀闸均为分位。

图2为故障发生时的录波情况，表1为图2中参数解释，投切空载河泉双线时，根据故障录波信息，Ua为1 000kV 1号母线相电压，T011断路器A相电流Ia、B相电流Ib均为零，T011断路器A相电流Ic为4 200 A，零序电流I0等于Ic，根据继电保护零序电流及方向保护判别法［2］，故障发生在C相，故障发生45ms后1 000kV 1号母线差动保护动作，T011开关三相跳开，60ms后故障电流消失。

图1 故障时1 000kV GIS设备带电图

图2 故障发生时的录波

2 故障点查找

2.1 保护动作情况

故障发生后，1 000kV 1号母线差动保护动作，河泉I线线路纵联差动保护动作、距离保护动作。其中PCS-915母线保护动作情况如图3所示，PCS-931河泉I线线路保护动作情况如图4所示。

1 000kV GIS开关均为双TA配置。母线保护和线路保护的保护范围如图5所示，图中红色圈内部分为1 000kV 1母线继电保护的保护范围，绿色圈内部分为1 000kV河泉I线在GIS串内的保护范围。母线保护和线路保护同时动作，且故障电流大小一致，判断故障发生在保护范围的重叠区内，重叠区在T062开关的两个TA之间。根据母线充电时，设备带电情况，初步判断故障点在T062开关TA1到开关断口之间，如图中黄色尖头所示。故障电流流向为：1号主变压器→T011开关→1 000kV 1号母线→T0621开关→T062开关TA1→地网。

故障发生后30ms，T062开关保护三相跳闸。T062开关保护电流取自T062开关TA1，保护动作情况正确。56ms后，T011开关充电过流保护动作。T011开关充电过流定值为0.5 A，时间为50ms。保护动作情况满足速动性和可靠性的要求。

图3 PCS-915母线保护动作情况报告

图5 母线保护和线路保护的保护范围

2.2 确定故障气室

故障录波分析确定大体范围后，现场查看确认充电失败、保护范围内共涉及3个气室，分别是T062 TA1 C相气室、T062开关C相气室、T062开关合闸电阻C相气室，对以上3个气室的密度继电器压力指示进行检查，未发现气体压力异常。使用SF6气体综合测试仪，对上述3个气室和T0621开关C相气室进行检测，检测结果如表1所示，通过对表1中数据进行分析，SO2、H2S等气体严重超标，确定故障发生在T062开关合闸电阻C相气室［3］。

表1 气体组分测试试验数据

3 故障分析及处理

3.1 故障分析

6月23日，对故障气室进行解体检查，进一步明确故障位置和故障情况。解体T062开关合闸电阻C相故障气室后，发现用于传动的绝缘拉杆表面及两侧均压罩有明显放电痕迹。初步判断故障原因为绝缘拉杆表面发生爬电并很快绝缘击穿，导致合闸电阻动触头均压罩对地电位均压罩放电［4］，如图6所示。安装过程中可能存在不规范操作，没有履行确认手续，导致绝缘拉杆有损伤，绝缘性能降低。

图6 故障设备放电痕迹

3.2 故障处理

6月24日，按照施工方案对T062开关C相合闸电阻及绝缘拉杆进行更换。同时拆除1 000kV GIS河泉I线C相出线套管引线及C相避雷器，为耐压试验做准备［5］。

首先，在开关西侧搭设防尘棚，在防尘棚内对新合闸电阻连接面进行打磨处理。拆开T062开关C相检修人孔，检修人员进入开关内部，拆除灭弧室与合闸电阻的连接件。随后，用吊车拆除故障合闸电阻气室，拆除前在法兰面安装防尘套，以达到防尘目的。在对接新合闸电阻气室时，用两个专用工具夹住法兰面同时操作，保证两个法兰面同步合拢，内部导体对正良好。

合闸电阻气室对接完成后，检修人员对气室内部进行了检查和清理，确保设备内部清洁无遗留物。最后，更换开关气室的吸附剂。安装、检查、恢复工作完成后，根据厂家设备安装说明书，对检修气室进行抽真空处理——气室抽真空至压力小于40 Pa，静置30min，压力上升值不大于67 Pa，证明气室密封良好。按照该GIS安装说明书，检修人员向气室充入合格SF6气体至额定压力。随后对T062开关进行交接试验，将内部导体回路电阻测试值、特性试验试验数据，与T062开关额定参数比对，均合格。静置24h后，对检修气室进行微水试验，微水值不大于150μL／L，试验合格。

对检修部分设备进行耐压局放试验：635kV老练试验20min→762kV老练试验10min→1 100kV耐压试验1min→局放试验，均合格。

4 结语

内部绝缘件放电击穿是1000kV GIS设备易发故障，通过阐述一起1 000kV GIS合闸电阻绝缘拉杆击穿故障的检修，为特高压GIS开关设备检修提供经验和借鉴，为特高压变电站实施反事故技术措施提供相关依据，以确保特高压电网设备安全可靠运行。

［1］ 刘振亚.特高压交流输电系统过电压与绝缘配合［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［2］ 张保会，尹项根.电力系统继电保护［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［3］ 左亚芳.GIS设备运行维护及故障处理［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［4］ 张红.高电压技术［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［5］ 杨香泽.变电检修［M］.北京：中国电力出版社，2006.

Treatment for Accident Caused by Internal Discharge Breakdown Fault of 1 000kV GIS

CUI Yong，GAI Hailong，LIU Kuang，SHI Weibo，CHEN Rengang
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

Taking the internal discharge breakdown fault of 1 000kV GIS as an example，the way to find out the fault chamber of GIS is elaborated in this paper by analyzing equipment operation mode，fault recorders of protection screen and test results in the substation.By disintegrating，inspection and analyzing the fault chamber，the conclusion is that the insulation rod of GIS circuit breaker closing resistance breakdown is the major cause of this failure.For this reason，necessary overhaul measures and steps are taken by replacing closing resistance insulation rod.Valuable experiences and references are provided to similar overhaul caused by internal discharge breakdown fault in 1 000kV GIS.Relevant basis is provided for anti-accident measures in extreme high voltage substations.

1 000kV；GIS；circuit breaker；closing resistance insulation rod；breakdown

TM595

：B

：1007－9904（2017）07－0078－03

2017-03-24

崔 勇（1977），男，高级工程师，从事电网检修管理工作；

盖海龙（1987），男，从事电网检修工作；

刘 况（1986），男，从事电网检修管理工作；

史伟波（1989），男，工程师，从事电网检修工作；

陈仁刚（1985），男，工程师，从事电网检修管理工作。