一起GIS设备悬浮放电事件分析及处理

刘剑清，黄杰

(国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314000)

1 引言

GIS设备是指全部或者部分采用绝缘气体作为绝缘介质的金属封闭式开关设备，由于其具有占地小、基本不受外界环境影响、维护工作量少、运行安全可靠等优点，广泛应用于在电力系统。但由于GIS设备制造工艺不良、安装调试不合理等因素导致GIS事故发生频率近年来逐年升高，对电网稳定运行的影响越来越大。通过对本文的研究，希望在今后的基建施工及技改过程中，重视设备制造工艺及安装质量，从而避免此类异常事件的再次发生。

2 事件概况

巡视人员在某智能变电站巡视时，发现一条110kV GIS线路间隔内线路电压互感器气室附近有间歇性异常声响，检查监控后台电压信号正常，对异常线路电压互感器气室进行横向测温对比，测温结果无异常。

异常线路电压互感器为单相结构，接于A相，型号为JDQX2-126 DS，2019年5月出厂，投运时间2019年9月。为减少现场拼接、方便 GIS耐压试验，线路电压互感器和主回路之间设置了免拆卸隔离断口，如图1所示。

图1 异常线路电压互感器内部结构示意图

3 现场检测及初步检查情况

检修人员到达现场开展检查，发现异常线路电压互感器气室异常声响断断续续、时有时无，随即对其进行特高频局放、超声波局放和分解物带电检测。

经检测，在有异响时能检测到明显的局部放电信号，无异响时放电信号消失；SF6分解物检测发现异常线路电压互感器气室SO2气体浓度为4.8ppm，大于变电检测管理中SF6分解产物SO2的注意值(1ppm)，如图2所示。

图2 异常线路电压互感器气室带电检测情况

根据上述检测结果，判定异常线路电压互感器气室内部存在放电，随后将线路紧急拉停，六日后联系厂家更换异常线路电压互感器，并现场开盖初检。

现场对拆下的异常线路电压互感器进行开盖检查，发现触头盒盖、免拆卸隔离断口转动绝缘杆、压变线圈有分解物粉末，其中转动绝缘杆和动触头座结合部位粉末集中，分解物厚度沿绝缘杆从内向外逐步减少，动触头在分闸位置偏心严重，未见可见的绝缘击穿痕迹，如图3所示。初步可以判定压变闸刀手动操作杆外侧的绝缘杆存在局部放电。

图3 异常线路电压互感器现场开盖检查情况

4 返厂检查及试验情况

为查明异常原因，将该台异常线路电压互感器运回生产厂家开展厂内检查及试验。

4.1 检查情况

(1)将隔离断口操作到合闸位，发现粉尘主要集中在转动绝缘杆上半圆和动触头座结合部位，绝缘杆下半圆粉尘较少。对解体后粘有SF6分解物粉末的零部件擦拭干净后，未发现可见的击穿放电痕迹。对线圈上取下的粉末观察未见金属颗粒物。动触头在分合过程中有明显卡滞现象。

(2)检查发现转动绝缘杆两端分别有一个带方孔的金属嵌件和操作机构、动触头座的方轴套接(如图4所示)，其中转动绝缘杆和动触头座套接处活动间隙较大。

图4 异常线路电压互感器转动绝缘杆两端金属嵌件和操作机构方轴套接情况

(3)对拆解的零部件实测发现：绝缘杆和触头座连接侧方孔数据超标(如图5所示)：①方孔短边10.2mm，长边10.7mm，均超出工艺要求的10～10.1mm范围要求；②长边一侧有约0.5mm的台阶，其余边均未发现台阶；③方孔未居中，左右偏差0.4mm。

图5 异常线路电压互感器绝缘杆和触头座连接侧方孔情况

随后对厂内库存的同批次28件转动绝缘杆内孔尺寸和同批次17件转轴外方尺寸逐一进行测量，数据合格，测量值均在9.87mm～10.07mm之间。

4.2 试验情况

为了模拟现场缺陷情况，将异常线路电压互感器内部绝缘件、触头、线圈等受SF6分解产物污染部分清理干净后，用全套原装零件复原产品后开展耐压、局放等测试，未能重现异常现象，升压至230kV后降至130kV左右和90kV左右测试局放值均小于5pC，具体实验情况如表1、表2所示。

表1 异常线路电压互感器复试结果汇总表

表2 异常线路电压互感器励磁特性测量数据

5 故障原因分析

(1)线路压变在工厂内装配完成后运至安装现场，施工过程中无拆装工序，可以排除现场拆装引起异物混入而引发缺陷的可能性。根据现场监控后台电压信号正常，可以排除线圈放电的可能性。

(2)根据其免拆卸隔离断口设计原理，如触头座方轴和方孔间出现微小间隙，可通过触头弹簧自由行程自动调节触头压缩量，动触头带动方轴使之与方孔可靠接触。而现场动触头安装偏心，动触头和底座之间存在摩擦卡滞，摩擦力大于弹簧力，动触头纵向自由度丧失，导致自动调节功能失效。同时绝缘杆和触头座处方孔实际尺寸原大于设计标准，增大了轴、孔间间隙。

综上所述，由于使用了不符合要求的嵌件增大了轴、孔间隙，同时由于工厂内装配调整不到位，动触头和底座摩擦卡滞导致自动调节功能失效使轴、孔不能可靠接触，最终造成线路电压互感器内部悬浮放电。

6 建议

为避免该类型异常不再出现，建议加强零部件质量管控，要求设备厂家加强零部件抽检，杜绝使用不符合要求的零部件；加强装配工艺管控，确保隔离断口等运动部件按工艺要求安装，避免因安装偏心引起卡滞、摩擦，失去原设计功能，甚至产生金属碎屑引发设备故障；加强运行巡视，以提升巡视质量为目的，以视频抽检为手段，切实提升巡视质量，及时发现设备隐患及异常；加强带电检测，严格按巡检周期要求开展GIS带电检测，发现异常及时分析处理。