G I S内置避雷器失地运行的检测和防范

隋 恒，张 建，常同启

（1.聊城供电公司，山东 聊城 252000；2.莘县供电公司，山东 莘县 252400）

0 引言

GIS具有占地面积小、运行方便、安装迅速等优点，成为110 kV及以上电压等级设备发展趋势，GIS内置避雷器不受外界气候变化影响，运行时间较长，但避雷器出现缺陷后需要停电打开气室检查处理，随着新投运设备的增多，GIS缺陷处理周期长、SF6气体回收困难成为突出问题［1］。

1 故障经过

1.1 现场情况

对某220 kV变电站进行避雷器带电测试时，发现1号主变压器110 kV侧101间隔A相避雷器泄漏电流表指示为0 mA，其他两相为0.45 mA。101间隔避雷器三相共体封闭于GIS气室内，避雷器低压端经引出线连接至泄漏电流表后接地，如图1。

图1 避雷器低压端引出线

为检测是否由于泄漏电流表存在故障导致没有读数，现场人员使用氧化锌避雷器带电测试仪对101间隔避雷器进行了泄漏电流测试。带电测试仪的电流输入线夹夹在GIS内避雷器的引出线处。另一端夹在接地端上，如图2所示。

图2 避雷器泄漏电流测试照片

1.2 避雷器带电测试原理

避雷器在电压作用下产生泄漏全电流Ix，含有容性分量Ic和阻性分量Ir。一般情况下泄漏全电流变化不大，阻性电流主要通过功角Φ的变化来反映。避雷器性能良好时，阻性电流占比约为10%～20%。

采用投影法计算避雷器泄漏电流Ix的阻性分量Ir和容性分量Ic，如图3所示。

性能良好的避雷器，Φ≥80°，根据《山东电力集团公司输变电设备状态检修试验规程实施细则》，当阻性电流增加50%时应分析原因，加强监测、适当缩短检测周期；当阻性电流增加1倍时应停电检查［2］。

避雷器带电测试接线图如图4所示，测试仪的电流输入线夹分别夹在泄漏电流表的两端，使测试仪与泄漏电流表呈并联状态。通过电压信号取样仪获得母线PT侧电压信号，带电测试仪主机通过天线接收到PT侧参考电压信号，取得泄漏电流的相位信息。由于泄漏电流表输入内阻较大（大于1 MΩ），远大于带电测试仪的输入电阻（小于2 Ω），因此避雷器泄漏电流几乎全部流入带电测试仪。

图3 投影法示意图

图4 避雷器泄漏电流带电测试接线示意图

1.3 现场测试结果

采用禁用补偿方式，参考相选取为A相PT电压信号。避雷器泄漏电流测试结果如表1所示。

表1 部分电流致热型设备热像特征和缺陷性质

可见，测试仪A相没有电流流过，为防止由于测试线内部断线造成上述结果，将A、B两相的测试线互换后进行测试，结果发现A相避雷器数据没有变化。

结合运行时A相泄漏电流表读数为零的情况，可以排除泄漏电流表本身故障导致表计读数为零。

2 故障分析

2.1 测试结果分析

根据测试结果及运行经验分析，认为造成这种结果的原因有以下两种。

1）避雷器低压端引出线与接线端断开，搭接GIS外壳后接地。此时，避雷器虽正常运行，能够起到过电压保护作用，但泄漏电流不会流过泄漏电流表。由于GIS中避雷器引出端直接与泄漏电流表上端直接相连，因此无法进行带电测试，不能监视运行避雷器状况。

2）避雷器低压端子与泄流电流表断开连接，低压端子与接地极间开路。此时避雷器失地运行，无法起到过电压保护作用。由于此间隔为主变压器中压侧间隔，变压器高压侧由于操作或雷击产生传递过电压，或线路侧发生操作过电压，都会因失去避雷器保护损坏设备或使过电压范围增大。

通过测试，可以确定，避雷器气室内低压引出线与泄漏电流表断开连接导致表计示数为零。要确定低压引线是否接地需要打开气室对内部进行检查。

2.2 故障检查

将主变压器停运，排出并收集避雷器气室中SF6气体后，打开气室检查内部引线情况。现场检查发现避雷器引出线压线夹处断开，引出线在绝缘护套内部悬空，考虑到上次带电测试数据正常，可以判断连接线与线夹压接不良，运行中在电动力、机械应力作用下引出线断裂，造成避雷器失地运行。

将断开处恢复连接后补充SF6新气，并经微水测试合格后进行避雷器带电测试，测试结果如表2所示。

表2 处理后泄漏电流测试结果

处理后，避雷器相间阻性电流无明显异常，与历史数据纵向比较后发现也无明显增长，功角Φ≥80°，说明避雷器性能良好，没有老化或受潮情况。

3 防范措施

本次事故是一次典型的安装缺陷引发的设备运行故障，对我省近年发生的353起GIS缺陷按运行时间分布统计，统计结果见表3。

表3 GIS缺陷按运行时间分布统计表

大部分GIS设备缺陷都发生在投运初期，说明设备缺陷并非主要由老化、环境影响等引起，而是和产品质量、安装工艺、材料等有直接的关系。设备投运时间大于5年以后，设备本身固有的缺陷大部分暴露并得到处理，GIS设备运行趋于稳定。

由于故障间隔为主压器变间隔，需要将变压器停运，缺陷处理完毕后，重新补充新的SF6气体后方可将变压器投运，降低了供电可靠性。同时，GIS的拆卸检查浪费了大量的人力物力，为防止此类故障的再次发生，应采取以下措施。

加强GIS设备的驻厂监造，强化GIS设备的各类元件的出厂试验检查，对厂家外购的避雷器、互感器等部件应制定专门的监造方案，确保设备出厂时符合要求。

GIS设备的断路器、隔离开关气室均为厂家安装调试完成后整体运输和安装，在现场一般只进行母线安装对接、电压互感器和避雷器的对接等。 应重点对现场打开气室安装或对接的工作进行监督，严格控制土建施工，保证清洁度，对连接线材、螺栓等牢固性进行专项检查。

根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》规定，110 kV及以上电压等级避雷器均安装泄漏电流表，运行中应按时记录泄漏电流值，定期历史数据比对，及时发现避雷器内部阀片是否老化、受潮。

由于泄漏电流阻性分量所占比重较小，在避雷器阀片劣化初期，阻性电流的增大并不会使泄漏电流发生明显变化。 因此，雷雨季节前后应严格进行避雷器带电测试，以准确的测量泄漏电流各分量，实现设备不停电情况下检查阀片性能，提前发现设备缺陷。

4 结语

GIS具有占地面积小、运行方便、安装迅速等优点，成为110 kV及以上电压等级设备发展趋势［3］。内置避雷器不受外界环境影响，运行使用时间较长，但是出现缺陷后需要停电打开气室检查，存在处理时间长、SF6气体回收困难等问题［4］，因此，加强设备的验收工作，消除安装过程中存在的缺陷，并重视带电测试等技术，实时掌握避雷器运行状况，对提高设备运行维护水平、及时发现事故隐患、减少停电时间有着积极的意义。

［1］ 胡春梅，曹小龙，曹小虎，等.运行中MOA状态检测试验数据判析［J］.电磁避雷器，2012（4）：58-63.

［2］ DL/T 393—2010 输变电设备状态检修试验规程［S］.

［3］ 李辉，齐大勇，张利群，等.GIS扩建对接方式分析［J］.山东电力技术，2013（5）：42-43.

［4］ 李庆玲，王兴贵，李效.氧化锌避雷器应用一些问题探讨［J］.高压电器，2009，45（2）：130-131.