GIS隔离开关绝缘放电故障分析

赵国强

摘要：GIS设备在高电压等级电网应用广泛，其安全可靠性直接影响电网的稳定运行。文中针对一起GIS隔离开关绝缘放电击穿故障开始，通过解体检查，故障事故分析，确认放电原因为隔离开关内部没清理干净，有异物存在引起电场畸变导致放电，最后根据故障原因，制定了相应的控制措施

关键词：GIS设备;隔离开关;绝缘击穿放电;故障分析

1 故障经过

2017年9月某750kV变电站II母线保护变化量差动保护动作， 750kV II母侧断路器跳闸。

2 现场问题检查

故障发生后，现场运行人员对750kV II母和隔离开关进行了检查，设备外观和气室内SF6气体压力正常。对隔离开关气室排气检查发现气室内SF6气体有异味。随后，现场对隔离开关气室内SF6气体组分进行了测试，其中SO2浓度为1040μL/L，H2S浓度为45.7μL/L，HF浓度16μL/L，CO浓度为57μL/L。其中，SO2和H2S浓度严重超标，初步判断隔离开关发生内部放电故障。

3.隔离开关解体检查

拆除隔离开关机构位置盖板后发现隔离开关内部放电，动静侧及罐体内部均有烧蚀痕迹，拆除隔离开关静侧装配，发现隔离开关静侧屏蔽罩烧蚀较严重，屏蔽罩上存在放电烧蚀孔洞3处，其中侧面孔洞较大，直径约30mm，盆式绝缘子边缘被熏黑。隔离开关动侧屏蔽罩也存在一定的烧蚀痕迹，屏蔽罩上存在较小的烧蚀孔洞1处。观察隔离开关屏蔽罩，发现屏蔽罩内部存在部分细小的杂质异物。

4. 故障原因分析

4.1 放电路径分析

观察故障隔离开关的解体情况，隔离开关静侧屏蔽罩上孔洞位置与罐体烧蚀位置相对应，静侧屏蔽罩上小孔位置与动侧屏蔽罩孔洞位置相对应，且都在放电烧蚀侧。根据隔离开关的实际工况和内部烧蚀情况判断，隔离开关静侧屏蔽罩孔洞位置首先对罐体烧蚀位置发生放电，放电电弧向动侧屏蔽罩漂移，当电弧漂移到动侧屏蔽罩时，电弧能量减小（动侧屏蔽罩为悬浮电位），在动侧屏蔽罩上烧蚀出较小孔洞。

4.2隔离开关屏蔽罩存在灰尘、异物或尖端、划痕等造成放电

结合隔离开关解体时发现的屏蔽罩内部存在的异物，判定隔离开关发生放电故障的根本原因应为隔离开关屏蔽罩存在灰尘、异物或尖端造成。

总结：排除隔离开关静侧屏蔽罩存在划痕的影响，造成本次放电故障的原因为隔离开关静侧屏蔽罩上存在灰尘、异物或尖端造成。

4.3隔离开关内部存在灰尘、异物或屏蔽罩存在尖端的可能原因

隔离开关内部存在灰尘、异物或者屏蔽罩存在尖端的原因主要有以下几种可能：

1）该隔离开关动侧安装隔离盆式绝缘子（隔盆），隔离开关静侧屏蔽罩安装支持盆式绝缘子（通盆），转角母线一侧与母线单元对接。现场安装过程中，需要对支持盆式绝缘子及转角母线罐体内壁进行清理，因清理不到位，存在灰尘或异物进入隔离开关气室的可能。

2）隔离开关静侧屏蔽罩外表面進行喷漆处理，在装配前需对屏蔽罩边缘进行打磨清理。清理过程中，屏蔽罩漆层或异物可能掉落到屏蔽罩中，由于疏忽未清理干净，导致屏蔽罩内部存在异物。

3）隔离开关装配完成后在厂内进行200次机械操作，操作完成后进行二次清理。清理时由于人为疏忽，存在未完全清理干净的可能性，导致隔离开关内部存在异物。

4）隔离开关静侧屏蔽罩本身在生产、转运过程中可能产生微小尖端，在装配清理过程中未被发现，装配到隔离开关产品中。

5）隔离开关静侧铜钨触头安装时，安装过程中，若操作不当，存在安装工具与屏蔽罩磕碰的可能，导致屏蔽罩漆层破损或划伤，并可能形成异物或尖端。

5 故障结论

根据隔离开关的解体检查情况及相关计算结果判断，造成本次750kV变电站800kV GIS隔离开关发生放电故障的原因是隔离开关内部存在灰尘、异物或屏蔽罩存在尖端造成。

6质量管控措施

经上述故障分析，及针对隔离开关内部存在灰尘、异物或者屏蔽罩存在尖端原因的推定，在后续生产过程中进一步加强零部件质量和安装质量管控，具体如下：

6.1加强零部件进厂验收、控制

1）成立零部件清理工段，对零部件进行清理、清洗，提高零部件清洁度，保证产品装配质量。

2）由专人负责零部件的领用、验收，对零部件外观再次进行把关、确认，避免问题零部件进入装配工段，进一步保证装配质量。

3）设立专职工艺员，装配前，对零部件检查、确认，严格按工艺要求进行管控。

6.2细化清理工艺、制定清理管控措施

对待装配零部件，严格执行工艺要求制定《气室清理文件》纳入公司文件，明确吸尘器清理顺序、清理要求，清理后用保护膜包好备用。

6.3装配过程控制的执行和监督

1）工作中设立自检、互检及专检，重要部位设立停止点，专人进行检查确认后才能进行后续工作，树立每一步分装都要清理彻底，提高整体质量意识，明确责任。

2）制定吸尘器清理顺序，同时自制了吸尘器过渡接头，确保产品特殊部位能够清理到位。

3）制定机械操作后进行二次清理、检查程序，确保产品零部件完全符合工艺要求。

4）产品封罐前，用强光手电再次检查、确认，保证罐体内部清洁。

5）所有罐体连接时，必须使用导套、对中螺母或定位销，螺栓的紧固过程严格执行左右、上下顺序均匀进行把紧，防止对接过程中杂质、异物及金属粉尘落入罐中。

6）运维人员在进行隔离开关和接地开关操作后，应核对分合闸指示位置，确认分合闸到位。隔离开关合闸送电后，应立即进行超声波、特高频局放检测，并及时对操作合闸后的隔离开关气室进行红外测温及气体组分测试，确保提早发现内部缺陷。

7）积极开展带电检测工作，深入分析同设备不同时期的试验数据，准确判断设备运行状态，及时发现问题妥善处理。

7结束语

此类故障是变电站内GIS电气设备发生内部放电的一个典型事例，故障轻者发生闪络，重者导致壳体炸裂，严重危害着人身安全及电网设备的安全稳定运行。因此，结合此次故障，分别从设备隐患排查、设备运行维护以及加强带电检测等方面提出了预防和反事故措施，确保设备在装配后以最佳状态运行。

另外，进一步明确了专业技术人员在检修中注意的要点，并提出了相应的质量控制要求，以进一步规范GIS设备的检修工艺流程。

（新东北电气集团高压开关有限公司 辽宁 沈阳 110027）