800kVGIS斷路器氣體絕緣破壞原因分析

摘要： 為保證750kV 超高壓輸變電工程順利投運和安全運行， 排除高壓電氣設(shè)備安裝中可能存在的隱患， 對800 kV 氣體絕緣(GIS) 斷路器現(xiàn)場交流耐壓試驗中發(fā)生的氣體絕緣破壞原因進行分析， 根據(jù)檢測、分析， 逐步排除， 認定導電性異物浮游到屏蔽罩表面是造成絕緣破壞的原因， 提出制作全密封式防塵棚、完善出廠和現(xiàn)場質(zhì)量檢查工藝及常規(guī)試驗后分合50 次重新進行內(nèi)檢等措施， 以供將來日漸增多的變電站調(diào)試和運行維護參考。

0 引言

為保障750 kV 超高壓輸變電工程的安裝調(diào)試的質(zhì)量和驗收工作的順利進行， 檢驗設(shè)備運輸和安裝質(zhì)量并對新安裝電氣設(shè)備進行現(xiàn)場交接試驗是投運前用以檢查和判斷其能否投入運行、保證設(shè)備順利投運和安全運行的重要技術(shù)措施，也是電氣裝置安裝工程中的一個重要環(huán)節(jié)。氣體絕緣(GIS)交流耐壓試驗能夠有效地檢查內(nèi)部導電微粒的存在、絕緣子表面污染及電場嚴重畸變等故障。本文介紹800 kV GIS斷路器現(xiàn)場交流耐壓試驗時發(fā)現(xiàn)的中間屏蔽罩和罐體之間的放電故障，通過檢測SF6氣體、檢查電極外觀、異物存在與否及主要配件損傷與否， 并進行分析、排除，最終確定絕緣破壞的原因，并制定出今后的預防措施。

1 故障發(fā)生過程

對800 kV GIS 斷路器交流耐壓試驗前先進行老練試驗， 其老練和耐壓加壓程序為： 從零升至462 kV;持續(xù)10 min 后升至570 kV;持續(xù)3 min 后再升至768 kV，持續(xù)1 min。在電壓升至462 kV，時間8 min 時，斷路器內(nèi)部發(fā)生了放電故障。

2 絕緣破壞位置

絕緣破壞位置發(fā)生在斷路器中心屏蔽罩下部中間部位和與其最近的斷路器罐體(接地)之間具體絕緣破壞位置如圖1 所示，絕緣破壞示意如圖2 所示。

3 斷路器狀況

(1)出廠試驗:出廠試驗全部合格。

(2)到達現(xiàn)場:運輸紀錄、沖擊記錄儀(3 G 以下)均良好。

(3)安裝：安裝對接，內(nèi)部檢查均良好。

(4)常規(guī)交接試驗：試驗數(shù)據(jù)全部合格，斷路器全部操作次數(shù)68 次。

(5)保護傳動：斷路器又進行了25 次分合操作。

(6)交流耐壓試驗：斷路器交流耐壓時中間屏蔽罩和罐體之間發(fā)生放電。

4 故障原因檢測及分析

斷路器故障原因檢測內(nèi)容如表1 所示。

(1) 電場強度: 故障屏蔽罩最大電場強度為14.4 kV/mm， 在運行電壓462 kV 下有很高的余度，不會誘發(fā)電場集中的屏蔽罩外觀， 其表面狀態(tài)和組裝尺寸符合設(shè)計要求。因此，可以排除電場強度不足引起故障的可能性。

(2)SF6氣體質(zhì)量: SF6新氣安裝前進行了10%抽檢試驗， 根據(jù)故障發(fā)生前后檢測氣體的結(jié)果，SF6氣體正常，可以排除SF6氣體引起故障的可能性。

(3)主要配件：a.合閘電阻/斷口間電容器: 肉眼檢查合閘電阻和電容器，沒發(fā)現(xiàn)異物，故障之后測量的電阻和電容器的結(jié)果與最終現(xiàn)場試驗結(jié)果基本一致， 可以排除合閘電阻和斷口間電容器引起故障的可能性;b.屏蔽罩: 出廠絕緣試驗無異常，故障發(fā)生后對屏蔽罩進行了仔細的檢查， 故障位置之外屏蔽罩的外觀良好，固定部位也良好，可以排除屏蔽罩本身引起故障的可能性;c.絕緣件: 經(jīng)肉眼檢查沒發(fā)現(xiàn)氣泡、毛刺以及絕緣破壞的痕跡，可以排除絕緣件引起故障的可能性。

(4) 罐體: 除了絕緣破壞部位，其他部分狀態(tài)良好。可以排除罐體引起故障的可能性。

(5)異物引起的絕緣破壞：a.內(nèi)部異物: 檢查斷路器、驅(qū)動部磨損情況，發(fā)現(xiàn)輕微磨損，雖然長距離運輸有可能產(chǎn)生異物，但是根據(jù)沖擊記錄儀的紀錄，都在3 G 以下， 并且斷路器到達現(xiàn)場之后進行的詳細內(nèi)部檢查沒有發(fā)現(xiàn)異物， 可能是斷路器操作造成的異物;b.外部異物: 現(xiàn)場檢查斷路器內(nèi)部時，有可能異物從外部進入或者檢查人員造成的異物， 隱藏在電場低的部位(罐體角落或屏蔽罩內(nèi)側(cè))，有可能此異物因斷路器操作以及氣體流動浮游到故障部位引起絕緣破壞。

根據(jù)上述分析內(nèi)容可以得出以下結(jié)論：

(1)從絕緣破壞造成的外觀現(xiàn)象分析看，故障發(fā)生在氣體中， 導電性異物從罐體底部或者屏蔽罩內(nèi)側(cè)浮游到屏蔽罩表面電場集中位置引起絕緣破壞的可能性很高;

(2)對導電性異物產(chǎn)生的各種可能性進行的詳細分析表明，異物是從斷口的定位器磨損處及檢查人員對內(nèi)部檢查時從外部帶入的，異物隱藏在罐體角落，即電場比較低的部位或者屏蔽罩內(nèi)側(cè)，經(jīng)受斷路器操作沖擊或氣體流動浮游到故障部位引起故障的可能性最高;

(3)現(xiàn)場工頻耐壓試驗時，屏蔽罩內(nèi)的異物在電場的作用下游移引起絕緣破壞。因此， 認定故障是由導電性異物浮游到屏蔽罩表面造成的。

5 預防措施

(1)斷路器在現(xiàn)場進行內(nèi)部檢查時，現(xiàn)場制作全密封式防塵棚。施工現(xiàn)場不得有揚塵, 地面必須清潔， 且地面鋪設(shè)地板革， 然后用吸塵器將棚內(nèi)的浮灰、塵土清理干凈;使用微塵顆粒檢測儀對防塵室內(nèi)的空氣潔凈度進行檢測， 要求空氣中的微塵顆粒度不大于100 萬個(采用微塵顆粒檢測儀)。

(2)現(xiàn)場作業(yè)人員應(yīng)盡量少，周圍設(shè)圍欄，無關(guān)人員不得進入作業(yè)現(xiàn)場。

(3)施工人員進入棚內(nèi)作業(yè)前需全身除塵，并更換作業(yè)服后方可進入。

(4)仔細確認檢查吸塵器吸氣管表面以及所帶工具的清潔度。

(5)內(nèi)部檢查時加強內(nèi)部清理：打開觀察窗以及內(nèi)部檢查結(jié)束之后，仔細、徹底地清理。

(6)完善出廠及現(xiàn)場質(zhì)量檢查工藝。對可能有異物的斷路器內(nèi)部各部位， 即屏蔽罩內(nèi)外側(cè)、鍍銀元件、絕緣拉桿內(nèi)外表面、罐體角落及合閘電阻桶表面等，在安裝前進行仔細檢查以及清理，排除異物存在的可能性。

(7)現(xiàn)場常規(guī)試驗合格后，分合斷路器50 次，回收氣體，重新進行內(nèi)部檢查，最后進行交流耐壓及局放試驗。

6 結(jié)語

隨著超高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展， 特別是今后西北地區(qū)超高壓建設(shè)工程的不斷增多， 斷路器作為重要電氣設(shè)備， 準確無誤做好投運前檢查及交接試驗工作，是保證其順利投運和安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

參考文獻：

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