吉林台二级水电站220kVGIS事故分析及预防措施

周勇

【摘要】GIS高压组合电器的设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用，其定义为：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gas insulated substation。GIS的优点有构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。

【关键词】GIS组合电器；事故；母线保护动作；试验；预防措施

一 、前言

吉林台二级水电站，位于新疆伊犁哈萨克自治州尼勒克县境内，是新疆伊犁喀什河规划中的梯级电站之一。电站属于引水式电站，装机容量2×25MW，年发电量2.93亿度 ，主变容量为75000KVA。220kV GIS 一期设备使用西安西开公司 ZF9-252 产品，共 3 个间隔，单母线结构，2009 年安装投入运行，二期设备由泰开公司 2013 年扩建 4 个间隔，并增加II段母线，改为单母线分段结构，此次事故是I母1 间隔主母线气室出现内部绝缘故障。

二、故障简况

2017年10月04日09时55分26秒110毫秒，220kV吉林台二级水电站220kVI母母线线发生A相接地故障，故障发生约110ms后发展为AC相接地故障，故障发生约150ms后又发展为三相短路故障，吉林台二级水电站双套220kV母线保护动作，跳开林二级联络线及1号主变断路器，同时远跳林二级联络线对侧断路器，220kV分段断路器未跳闸，0.3s后分段失灵保护动作，跳开220kV寨吉线、伊吉线断路器，同时远跳220kV寨吉线、伊吉线对侧断路器。

三、事故现场情况及原因分析

（一）故障检查

跳闸事故发生后，220kV I段母线范围内所有间隔退出运行，立即开展全面检查工作：

1、检查母线保护范围内二次设备，对保护装置进行校验，无异常情况，可正常动作。

2、对主变进行相关预防性试验，发电机及母线绝缘电阻测试。

3、I段母线范围内气室的气体密度继电器进行校验，SF6气体水分测试。

（二）事故发生部位

（三）解体后现场情况

在厂家指导下对主母线气室开盖检查，确认为 1 间隔隔离开关静侧绝缘盆子与主母线支撑导体连接处发生放电故障，造成壳体击穿。母线筒内壁附着有大量白色粉末，内壁铁红环氧底漆变色，有起皮、脱落、烧穿现象（图一、图二）

I段母线1间隔A相母线支撑导体与隔离开关静触头处连接用盆式绝缘子烧毁严重，靠近故障处母线桶内可见清晰喷溅痕迹（图三）。

A相盆式绝缘子受热变黑，梅花触头熔化。（图四）。

（四）原因分析

1、气室漏气或水分超标造成绝缘强度下降后绝缘击穿，导致放电事故。事发当值运行人员没有接收到事故气室压力降低报警信号。事发后，对停电范围内的各个气室的SF6气体含水量进行试验，并对相应气室的密度继电器进行校验，由于事故气室气体开口泄露，无法进行含水量试验，但是故障部位距離壳体距离在15公分左右，而气室内导体距离壳体的最近距离为8公分。对事故气室密度继电器进行校验，其报警值为0.363MP，额定值为0.35MP，试验数据合格，因此可排除由气室压力降低或者水分超标而导致本次事故发生。

2、A相导体插接梅花头接触不良，回路电阻增大，导致插接部位长期高热，致使触头熔焊滴落至壳体导致接地故障，熔化后导体将热量传递到壳体，在气体压力的辅助作用下将壳体熔穿，造成气体泄漏，密度下降，绝缘性能和灭弧能力降低，发展为三相短路故障，导致220kV母线保护动作。影响回路电阻的因素主要有以下几个方面：

（1）导体材料固有的电阻值，梅花触头接触形式两个要素设计定型后，基本固定不变的，材料的固定电阻值，与导体的结构、尺寸、电导率之间的关系较大，梅花触头的接触形式是点，面或者是线，是属于产品的定型，现场改变不了的固有特性。所以梅花触头的接触性能和接触压力，对接触电阻大小的影响至关重要。

（2）电接触表面的接触性能，触头的加工工艺，清洁程度，氧化程度对接触电阻的影响也很大，尤其是电接触表面的氧化程度，往往是导致回路电阻增大的重要原因。由于GIS内部导电回路都密闭在壳体内，不受外界环境的影响，当SF6气体充入GIS后，电接触表面与SF6内的微量杂质反应生成表面氧化物，导致回路电阻增大，但经过一段时间以后，这个会稳定在一个范围内。

（3）导体回路电阻的一个重要原因就是梅花触头的接触压力不够造成的，当梅花触头两个接触部分装配不到位，插入深度不符合技术规定，或者两个结合部件在蹩劲的情况下，受力不均，一侧压力增大，一侧压力减小，导致接触面积发生了减小，也就会导致接触电阻成倍增加的现象。

四、预防措施

（一）加强日常巡检。重点监视密度继电器的指示是否正常，汇控柜的信号灯、指示灯是否正确，GIS设备是否有可疑的噪音，是否有异常气味或其他不正常现象，设备支架是否有松动，各个接地连接点是否紧固，金属部件有无生锈腐蚀氧化现象，避雷器在线监测指示值是否有异常变化，所有的二次接线是否正确紧固，做好巡检记录。

（二）做好定期预防性试验。预防性试验是防患于未然的有效措施，是保证电气设备安全运行的有效手段之一，要预防该类GIS事故的发生，主要进行以下几个试验项目。

1、SF6气体含水量测试。运行中的SF6气体中的含水量标准要求不大于300ppm.

2、SF6气体泄漏测试。判定标准为；年漏气率不大于1%。对电压等级较高的断路器及GIS。因体积大可以用局部包扎法检漏，每个部位包扎后历时5小时，测得SF6气体含量（体积分）不大于3010-6

3、回路电阻测试。定期测试导电回路电阻，检查主回路中连接和触头的接触是否良好是预防此类事故的重要手段。目前测量回路电阻的一个主要手段是直流压降法，由于弱电流双电桥测量电路，是难以消除的电阻大的氧化膜，实际值会大于的测得的电阻，但氧化膜很容易破裂，因而在测量时要加100A以上的击穿电流。

五、结语

一般GIS组合电器故障率很低，一旦出现故障以后抢修的时间很长，难度较普通设备要大，所以造成经济损失也会更大。在导电回路接触电阻测试过程中，GIS内导体的接触电阻本身受氧化膜的影响很小，梅花触头均为插入式。 触头是由多片花瓣形状的触指组合成，在这种情况下，如果使用直流压降法测试接触电阻， 就需要在几十片触指相应位置分别建立导电桥，这使得接触部位的结构过细，在计算时将导致网格划分极密，计算会困难，从而导致误差很大，测量不准确。需要不断探索新的测试方法和测试途径。

参考文献 ：

[1]白宇涛.GIS设备安装质量控制要点（J） 电力自动化设备，2007，27（3）；124-126