一起126kV GIS内部放电故障分析及处理

黄丽娇 苏东青



一起126kV GIS内部放电故障分析及处理

黄丽娇 苏东青

泉州电业局

该文以处理一起室外126kV GIS内部放电故障为例，分析了故障的原因，并阐述了GIS设备内部放电故障处理的基本流程和工艺要求。

GIS 内部放电 处理流程 检修工艺

0 引言

SF6全封闭组合电器简称GIS，室外126kV GIS为三相共箱式结构，就是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线进出套管的一次设备，优化组合成一个整体，并封闭于金属壳内，在金属壳内充SF6气体作为灭弧和绝缘介质。GIS运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长，故障率较低，但GIS中的SF6气体可能存在泄漏、外部水分的渗入、含有导电杂质等，其内部绝缘件(包括盆式绝缘子、绝缘支座和绝缘拉杆等)也可能会存在质量不良、安装不当或老化等因素。这些因素都可能导致GIS内部闪络故障。由于GIS是全密封结构，设备紧凑复杂，肉眼是无法判断内部故障情况，所以处理故障的难度和工艺较常规高压电气设备大得多，这是变电检修工人新的学习研究课题。

1 故障情况分析

某变电站的110kV户外式GIS，设计为二段母线运行，某日Ｉ段母差保护动作引起Ｉ段母线失压，事故发生后对挂在Ｉ段母线上的GIS气室做SF6气体分解物试验，当检查到111馈线Ｉ段母线侧CT室如图1所示时，发现SF6气体分解物H2S≥1000μL/L，而正常SF6气体分解物H2S（20℃）≤2μL/L。通常在以SF6气体作为绝缘介质的电气设备中，只有在发生放电性和过热性故障时，才会导致SF6气体分解产生H2S等分解物，通过试验说明该CT室已有放电。

图1 放电位置

为了进一步证实该CT室的放电情况，进行了开盖并用内窥镜检查，发现气室内已有大量SF6气体分解物，CT与I段母线隔离开关盆式绝缘子处有明显放电痕迹，如图2所示。根据分析的结果确定，111馈线Ｉ段母线侧CT室三相放电短路，引起Ｉ段母差保护动作，必须更换CT。

图2 放电烧伤位置

2 故障处理流程图

GIS设备故障现场处理过程比较复杂，现场处理必须遵照GB 50147-2010《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》、GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中有关六氟化硫密封式组合电器和厂家的技术标准，制定现场处理的流程如图3所示。

图3 故障处理流程图

3 工艺要求

（1）环境和SF6气体要求：检修工作选择在天气晴好的环境下进行，相对湿度小于80％。此外，测试新的SF6气体微水含量应≤68μL/L。

（2）筒体组装的技术要求：装配前首先检查密封槽面不能有划伤划痕、锈蚀，密封面要用纯酒精清洁，并用杜邦擦拭纸擦干净；所有拆下的密封垫必须全部更换，新密封垫应清洁干净，无气泡和划痕，在密封槽内涂适量的密封脂，含硅的密封脂不可涂在有SF6气体的接触面上。法兰连接或封盖时，密封面的螺丝应用力矩扳手对角均匀紧固。

（3）吸附剂安装的要求：吸附剂安装前，应将吸附剂放入烘箱中300℃烘干4h以上，装入包装袋，放入设备内，吸附剂安装好后要立即对该气室抽真空。

（4）抽真空及充SF6气体的技术要求：充SF6气体前必须把真空抽至小于133Pa后，停下真空泵静置一段时间再抽3～4h，这样就可以利用真空状态使设备内的水分汽化, 把微水抽出。当观察气室真空度无变化时，停止抽真空。抽真空结束后，以缓慢的速度把SF6气体充至额定压力，充气结束后用SF6气体检漏仪检测各密封部位是否漏气。SF6气体静止24h后检测含水量不大于150μL/L。

（5）耐压试验的技术要求：耐压试验前，应对试品进行绝缘电阻的测量。GIS上所有电流互感器的二次绕组应短路并接地。同时应将出线避雷器和线路PT与主回路断开，并可靠接地。

4 故障处理

(1)检修工作前制定详细的紧急消缺施工方案，备好汽吊车（含吊带）、检修工作所需要的SF6气体回收装置、主回路电阻测试仪、开关特性测试仪、CT特性测试仪、局部放电仪（超声波、超高频）、吸尘器、检漏仪、烘箱（300℃）等辅助设备和工器具。

(2)准备盆式绝缘子1个，CT导电杆3支、全套密封圈1套，以及枕木（用于安放拆下罐体）、新SF6气体（50kg）、高纯氮气 100kg、防毒面具、吸附剂、清洁剂(酒精、丙酮、密封胶、防水胶、吸附剂）等辅消材料。

(3)现场的安全措施：应将111馈线间隔转入检修状态，Ｉ段母线转检修，合上母线接地开关。

(4)为防止设备故障后SF6气体分解产生的有毒气体伤害检修人员和破坏环境，应先用SF6气体回收装置对故障CT室气体进行回收，然后对气室充氮气进行清洗。由于故障的CT在母线侧，处理时必须把相关的设备移开一定的距离，所以应分别回收该馈线间隔线路隔离开关、接地开关气室、线路侧CT的SF6气体至30kPa，断路器气室和1段母线侧隔离开关气室SF6气体回收至零表压。回收线路隔离开关气室和线路侧CT的SF6气体，是为了下一步的断路器退出。回收断路器气室的SF6气体是为了进行CT的更换。回收Ｉ段母线侧隔离开关气室的SF6气体是为更换CT与Ｉ段隔离开关气室之间的盆式绝缘子。

(5)拆解该馈线间隔线路隔离开关、接地开关、CT接线盒二次接线。

(6)用吊车选择合适的起吊点，把线路隔离开关（含套管）和线路侧CT单元，保持起吊平稳向外移如图4所示，并用临时支架支撑，吊装后暴露于空气中的设备做好防尘处理。起吊后工作人员撤离现场30min。

图4 吊装示意图

(7)将断路器水平退出300mm以上（机构箱内二次线无需拆除），起吊前移开断路器气室中的机构传动部分。拆母线侧CT的具体操作，先拆解断路器与CT的连接面，拆除CT三相导电杆后将CT筒拆除（CT二次线拆除）再进行CT筒的起吊，从而进行盆子的更换。具体操作如图5所示。

图5 吊装CT筒子及更换CT盆子

(8)全面清理Ⅰ段母线侧CT气室的内部粉尘、筒壁的毛刺，防止运行时发生再次的放电现象。然后依次恢复该间隔各个气室与导体的安装。更换吸附剂、封盖、抽真空、注入合格SF6气体至额定压力。恢复二次接线，并进行主回路电阻、断路器、CT特性、微水（组分、纯度）测试，工频老炼耐压、局部放电试验。

5 结束语

该次故障是由于CT气室顶部的密封胶脱落造成的内部放电，造成停电范围大，在处理时浪费大量人力物力，虽然故障和制造质量有关，但我们应从中吸取教训，在今后的GIS安装或检修中，不但要提高检修工艺，并要有高度的责任心，不能忽略每个细节。

[1] 孙茁，薛源，郭宏伟.126kV GIS设备典型故障分析与处理[J].高压电器，2010(11)：95-102.

[2] 易兵．浅谈GIS组合电器现场安装工艺[J]．科学风，2011(7):1.

[3] 林青云．浅谈GIS变电站设备安装注意事项[J]．科学之友，2011(4):42.

[4] GB 50147-2010, 电气装置安装工程高压电器施工及验收规范[S]．北京：中国计划出版社，2010.

[5] GB 50150-2006, 电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S]．北京：中国计划出版社，2006.