一起真空泵油引起GIS故障的分析及处理措施

刘 亮 杨晓东 赵 平

（河南平高电气股份有限公司，河南 平顶山 467000）

气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）是由断路器，接地开关，母线等元件直接联在一起，并全部封闭在接地的外壳内，壳内充以一定压力的SF6绝缘气体作为灭弧介质。

随着我国电网建设的飞速发展，用户对供电系统的安全运行要求日益提高，作为供电主要电器设备的GIS，它的安全运行关系到整个电力系统运行的稳定性、安全性、可靠性。因此如何避免GIS内部的绝缘件及介质的绝缘性能受到影响，将是GIS安装、调试的重点工作。由于GIS设备本身的封闭性，其抽真空、充气、气体回收等过程中将大量使用气体回收装置及真空泵，因此正确使用气体回收装置及真空泵，避免真空泵油进入GIS设备内部，造成内部绝缘性能下降将是GIS安全运行的影响因素之一。

本文结合实际案例通过对故障原因的调查，说明真空泵油引起GIS故障的行之有效的分析方法，并分析真空泵油对GIS绝缘性能的影响，提出避免真空泵操作过程中影响设备安全运行的管理控制措施。

1 故障描述及处理情况

某变电站220kVGIS为户内站，采用双母线接线，于2006年安装并投运。2011年6月7日19时52分57秒电站=F8间隔2214两套纵差动作掉闸，B相故障，测距0.34kM。随后从对侧试送=F8间隔不成，故障录波显示=F8间隔三相（A、B、C）故障。

故障发生后，通过设备本身自带观察窗检查，发现=F8间隔高位设备内部有白色粉末，。对=F8间隔所有气室SF6气体成分检测，检测结果显示，=F8间隔高位8GP4气室成分超标，气室SO2含量分别为146.1ppm，H2S含量为107.6ppm，其他气室成分无异常，确定故障发生在高位8GP4气室。

故障位置查证后，拆除故障气室设备，更换新开关设备等，并在充气静置48小时后，对=F8间隔进行交接试验，在工频耐压试验的同时进行局放检测，试验合格。

2 解体检查情况

为分析故障发生的原因，对拆除的故障设备进行全面的解体检查。零部件解体后，检查结果如下。

2.1 盆式绝缘子表面，包括通气孔内附着有黑色油状物质，电连接表面、主回路导体表面附着黑色油状物质，如下图示。

2.2 隔离开关动触头侧盆式绝缘子沿面闪络、表面碳化；动触头根部、筒体法兰处有明显放痕迹。

2.3 检查开关设备筒体内壁，筒体内部附着细毛状物质，如下图示。

根据设备解体检查情况，隔离开关动触头侧盆式绝缘子表面有明显放电通道，相应的动触头根部及筒体法兰处对应位置有明显放电点，因此确定本次故障发生在盆式绝缘子沿面，为绝缘件沿面击穿故障。

3 成分检测

通过对故障设备解体检查，发现内部除放电产生的常规分解物及表面烧损外，还发现零部件表面附着黑色油状物质，对设备内部零部件表面附着物质进行取样，利用分析设备“JSM-6510A扫描电镜”、“EX-94300S4L1Q能谱仪”进行成分化验并与真空泵油成分进行对比。主要取样点及样品为盆式绝缘子及主导电回路表面黑色物质、绝缘子表面闪络面后物质、筒体内壁毛状絮状物。所取试样分析结果及各元素含量成分如下。

3.1 真空泵油化验结果

3.2 盆式绝缘子及主导电回路表面黑色物质化验结果

3.3 绝缘子表面闪络面后物质化验结果

3.4筒体内壁毛状絮状物化验结果

3.5 各试样化验结果整理如下表

所含元素及质量比（%）碳C 氧O 氟F 铝Al 硅Si 硫S 铬Cr 铁Fe 铜Cu 银Ag真空泵油63.7636.24—— — — — — — — —样品主导体表面黑色物质59.0925.1410.591.582.750.85—— — — —闪络盆子表面物质72.954.442.940.45——19.21—— — — —筒体内部毛状物质58.1615.0711.781.33——12.29—— —1.37——

成分分析检验结果显示，送检试样中含有大量的碳C元素及氧 O 元素，另含有少量的 F、Al、S、Si、Cu 等元素；真空泵油的主要成分碳C元素及氧O元素；送检试样与真空泵油成分接近，并结合设备内部绝缘子及导体表面有粘性油状物质的情况，认为导致设备绝缘下降的物质为真空泵油。

4 原因分析及故障发生过程

通过对设备的解体检查，发现根据零部件表面检查情况，结合送检物质成分化验，确定设备内部零部件表面附着大量的真空泵油，可以确定引起盆式绝缘子表面击穿故障的主要原因为零部件表面附着较多的真空泵油。

故障发生过程分析为：GIS设备真空处理过程中，真空泵设备供电中断时，因气室内部已是真空状态，真空处理设备没电磁阀或电磁阀不起作用，真空泵油在压差的作用下倒灌进入GIS设备内部；而又因压差的作用和气室的突然增大，真空泵油是呈雾状、以气体的形式倒灌入气室的。真空泵油呈雾状、以气体的形式倒灌入气室后，均匀的散布在内部零部件表面，包括绝缘件（其中有盆式绝缘子）表面。均匀散布在零部件表面的真空泵油，造成盆式绝缘子绝缘能力下降，从而使其沿面击穿短路。

5 防范措施分析

5.1 对发生故障的电站进行气体成分检测及超声波局放检测，检查设备内部气体杂质含量是否有上升趋势，内部局放是否异常。

5.2 对于安装电站或者检修电站，应加强安装及检修过程控制，规范现场抽真空操作流程：（1）安装现场抽真空处理设备必须安装有电磁阀，并在每次使用前确认电磁阀功能正常；（2）加强抽真空过程电源管理，抽真空过程中保证电源可靠供电；（3）规范真空处理工艺，完善真空处理作业指导书；在安装检查卡中增加设备真空处理完成后，检查设备充气接头是否有油渍的检查项目，以确认是否发生真空泵油倒灌。（4）抽真空时管路接头处安装过滤器。

[1]王斌．220kVGIS设备事故及原因分析[J].高电压技术.2002(11)