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(yùn)和安全運(yùn)行， 排除高壓電氣設(shè)備安裝中可能存在的隱患， 對(duì)800 kV 氣體絕緣(GIS) 斷路器現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)中發(fā)生的氣體絕緣破壞原因進(jìn)行分析， 根據(jù)檢測、分析， 逐步排除， 認(rèn)定導(dǎo)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(yàn)后分合50 次重新進(jìn)行內(nèi)檢等措施， 以供將來日漸增多的變電站調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)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(yàn)收工作的順利進(jìn)行， 檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)輸和安裝質(zhì)量并對(duì)新安裝電氣設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場交接試驗(yàn)是投運(yùn)前用以檢查和判斷其能否投入運(yùn)行、保證設(shè)備順利投運(yùn)和安全運(yùn)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(jié)。氣體絕緣(GIS)交流耐壓試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У貦z查內(nèi)部導(dǎo)電微粒的存在、絕緣子表面污染及電場嚴(yán)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(yàn)時(shí)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(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(yù)防措施。

1 故障發(fā)生過程

對(duì)800 kV GIS 斷路器交流耐壓試驗(yàn)前先進(jìn)行老練試驗(yàn)， 其老練和耐壓加壓程序?yàn)椋?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(shí)間8 min 時(shí)，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(yàn):出廠試驗(yàn)全部合格。

(2)到達(dá)現(xiàn)場:運(yùn)輸紀(jì)錄、沖擊記錄儀(3 G 以下)均良好。

(3)安裝：安裝對(duì)接，內(nèi)部檢查均良好。

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

(5)保護(hù)傳動(dòng)：斷路器又進(jìn)行了25 次分合操作。

(6)交流耐壓試驗(yàn)：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(nèi)容如表1 所示。

(1) 電場強(qiáng)度: 故障屏蔽罩最大電場強(qiáng)度為14.4 kV/mm， 在運(yùn)行電壓462 kV 下有很高的余度，不會(huì)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(jì)要求。因此，可以排除電場強(qiáng)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(yàn)， 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(yàn)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(yàn)無異常，故障發(fā)生后對(duì)屏蔽罩進(jìn)行了仔細(xì)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?？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(nèi)部異物: 檢查斷路器、驅(qū)動(dòng)部磨損情況，發(fā)現(xiàn)輕微磨損，雖然長距離運(yùn)輸有可能產(chǎn)生異物，但是根據(jù)沖擊記錄儀的紀(jì)錄，都在3 G 以下， 并且斷路器到達(dá)現(xiàn)場之后進(jìn)行的詳細(xì)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(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(dòng)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(dǎo)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(duì)導(dǎo)電性異物產(chǎn)生的各種可能性進(jìn)行的詳細(xì)分析表明，異物是從斷口的定位器磨損處及檢查人員對(duì)內(nèi)部檢查時(shí)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(dòng)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(yàn)時(shí)，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(rèn)定故障是由導(dǎo)電性異物浮游到屏蔽罩表面造成的。

5 預(yù)防措施

(1)斷路器在現(xiàn)場進(jìn)行內(nèi)部檢查時(shí)，現(xiàn)場制作全密封式防塵棚。施工現(xiàn)場不得有揚(yáng)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(duì)防塵室內(nèi)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 萬個(gè)(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(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場。

(3)施工人員進(jìn)入棚內(nèi)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(xì)確認(rèn)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(shí)加強(qiáng)內(nèi)部清理：打開觀察窗以及內(nèi)部檢查結(jié)束之后，仔細(xì)、徹底地清理。

(6)完善出廠及現(xiàn)場質(zhì)量檢查工藝。對(duì)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(jìn)行仔細(xì)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(yàn)合格后，分合斷路器50 次，回收氣體，重新進(jìn)行內(nèi)部檢查，最后進(jìn)行交流耐壓及局放試驗(yàn)。

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(zhǔn)確無誤做好投運(yùn)前檢查及交接試驗(yàn)工作，是保證其順利投運(yùn)和安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

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