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， 排除高壓電氣設備安裝中可能存在的隱患， 對800 kV 氣體絕緣(GIS) 斷路器現場(chǎng)交流耐壓試驗中發(fā)生的氣體絕緣破壞原因進(jìn)行分析， 根據檢測、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(chǎng)和現場(chǎng)質(zhì)量檢查工藝及常規試驗后分合50 次重新進(jìn)行內檢等措施， 以供將來(lái)日漸增多的變電站調試和運行維護參考。

0 引言

為保障750 kV 超高壓輸變電工程的安裝調試的質(zhì)量和驗收工作的順利進(jìn)行， 檢驗設備運輸和安裝質(zhì)量并對新安裝電氣設備進(jìn)行現場(chǎng)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(gè)重要環(huán)節。氣體絕緣(GIS)交流耐壓試驗能夠有效地檢查內部導電微粒的存在、絕緣子表面污染及電場(chǎng)嚴重畸變等故障。本文介紹800 kV GIS斷路器現場(chǎng)交流耐壓試驗時(shí)發(fā)現的中間屏蔽罩和罐體之間的放電故障，通過(guò)檢測SF6氣體、檢查電極外觀(guān)、異物存在與否及主要配件損傷與否， 并進(jìn)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(guò)程

對800 kV GIS 斷路器交流耐壓試驗前先進(jìn)行老練試驗， 其老練和耐壓加壓程序為： 從零升至462 kV;持續10 min 后升至570 kV;持續3 min 后再升至768 kV，持續1 min。在電壓升至462 kV，時(shí)間8 min 時(shí)，斷路器內部發(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(chǎng)試驗:出廠(chǎng)試驗全部合格。

(2)到達現場(chǎng):運輸紀錄、沖擊記錄儀(3 G 以下)均良好。

(3)安裝：安裝對接，內部檢查均良好。

(4)常規交接試驗：試驗數據全部合格，斷路器全部操作次數68 次。

(5)保護傳動(dòng)：斷路器又進(jìn)行了25 次分合操作。

(6)交流耐壓試驗：斷路器交流耐壓時(shí)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容如表1 所示。

(1) 電場(chǎng)強度: 故障屏蔽罩最大電場(chǎng)強度為14.4 kV/mm， 在運行電壓462 kV 下有很高的余度，不會(huì )誘發(fā)電場(chǎng)集中的屏蔽罩外觀(guān)， 其表面狀態(tài)和組裝尺寸符合設計要求。因此，可以排除電場(chǎng)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(jìn)行了10%抽檢試驗， 根據故障發(fā)生前后檢測氣體的結果，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(méi)發(fā)現異物，故障之后測量的電阻和電容器的結果與最終現場(chǎng)試驗結果基本一致， 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(chǎng)絕緣試驗無(wú)異常，故障發(fā)生后對屏蔽罩進(jìn)行了仔細的檢查， 故障位置之外屏蔽罩的外觀(guān)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(méi)發(fā)現氣泡、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?？梢耘懦摅w引起故障的可能性。

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

根據上述分析內容可以得出以下結論：

(1)從絕緣破壞造成的外觀(guān)現象分析看，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側浮游到屏蔽罩表面電場(chǎng)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(jìn)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部檢查時(shí)從外部帶入的，異物隱藏在罐體角落，即電場(chǎng)比較低的部位或者屏蔽罩內側，經(jīng)受斷路器操作沖擊或氣體流動(dòng)浮游到故障部位引起故障的可能性最高;

(3)現場(chǎng)工頻耐壓試驗時(shí)，屏蔽罩內的異物在電場(chǎng)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)斷路器在現場(chǎng)進(jìn)行內部檢查時(shí)，現場(chǎng)制作全密封式防塵棚。施工現場(chǎng)不得有揚塵, 地面必須清潔， 且地面鋪設地板革， 然后用吸塵器將棚內的浮灰、塵土清理干凈;使用微塵顆粒檢測儀對防塵室內的空氣潔凈度進(jìn)行檢測， 要求空氣中的微塵顆粒度不大于100 萬(wàn)個(gè)(采用微塵顆粒檢測儀)。

(2)現場(chǎng)作業(yè)人員應盡量少，周?chē)O圍欄，無(wú)關(guān)人員不得進(jìn)入作業(yè)現場(chǎng)。

(3)施工人員進(jìn)入棚內作業(yè)前需全身除塵，并更換作業(yè)服后方可進(jìn)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)內部檢查時(shí)加強內部清理：打開(kāi)觀(guān)察窗以及內部檢查結束之后，仔細、徹底地清理。

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

(7)現場(chǎng)常規試驗合格后，分合斷路器50 次，回收氣體，重新進(jìn)行內部檢查，最后進(jìn)行交流耐壓及局放試驗。

6 結語(yǔ)

隨著(zhù)超高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展， 特別是今后西北地區超高壓建設工程的不斷增多， 斷路器作為重要電氣設備， 準確無(wú)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定運行的關(guān)鍵。

參考文獻：

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