一起GIS设备放电故障分析与处理

査流芳 章莉 庞瑾 韩亚平

摘要：本文介绍并分析了某500kV开关站一起隔离开关气室放电的相关情况。通过故障波形图分析、隔离开关气室解体检查、现场测试等手段精确定位故障原因，并及时采取了修复措施。为后续类似工作的开展提供了宝贵的经验借鉴。

关键词：500kV GIS设备;放电故障;SF6气体

1.事件描述

某500kV开关站采用3/2接线，带母联分段开关，且并联高压电抗器，共计6串，其中1串不完整串，5串完整串。该开关站有4条出线。#1～#6主变压器分别通过500kV充油电缆、GIL形式连接至500kV GIS开关站。GIS设备采用的是国产ZF8A-550型。

某日现场正执行3号主变压器的GIL与GIS设备对接相关工作，开关站A、B两个断路器开关跳闸，跳闸发生时且根据现场工作人员反馈，跳闸瞬间在C隔离开关附近听到一声“啪”的巨响，由此可初步判断该隔离开关内部发生放电击穿现象。

2.事件原因分析

事件发生后第一时间对保护装置以及故障录波装置进行了查看。确定了此次保护动作过程为A、B断路器开关短引线保护动作跳开开关，B开关过流II段保护动作跳开B开关，具体情况如下：

（1）A、B短引线保护动作

事件发生时3号主变出线隔刀断开，A、B断路器处于运行状态，开关短引线保护正常投入，当天下午保护动作，跳开A、B开关，保护正确动作。

（2）B开关保护动作

2号主变差动未进行带负荷向量校验，B开关过流II段保护投入，保护动作定值0.3A（一次值1500A），0.01S。故障时主变高压侧零序电流3I0达4750A，B相电流达到1560A以上，满足B开关过流II段动作逻辑及定值，保护正确动作。

（3）2号主变过流I段保护动作

2号主变差动保护带负荷向量未测，现场主变过流I段投定值0.93（1860A），0s。16：32：03 2号主变保护过流I段动作，动作时过流值达0.98（1960A），达到保护动作定值，保护正确动作。

根据GIL与GIS设备对接工作方案要求，需对相关气室进行回收气体处理。而跳闸事件发生时现场正在执行对气室（C隔离开关气室）B相进行气体回收，现场压力表显示为“0”。现场仔细检查设备结构后发现，C隔离开关虽处于断开状态，但其触头的一端仍处于带电运行状态，且隔离开关靠近分支母线侧的盆子为通盆子，如下图所示，红色区域为带电部分。

由于隔离开关与分支母线之间采用的是相通绝缘盆子，即气室之间互通。现场在对气室进行气体回收的同时，分支母线气室的SF6气体也一同被回收了。随着SF6气体的减少，气室内绝缘裕度逐渐降低，当降低到一定程度后，发生绝缘击穿放电。

为了进一步查明放电原因，现场对隔离开关气室以及分支母线所在气室进行了解体检查。检查发现分支母线内部筒壁及端部盆子（近断路器侧）未有明显放电现象，但与隔离开关之间的绝缘盆子存在明显树枝状放电迹象，盆子内侧部分已被碳化，表面附着有大量的白色粉末状物质;位于隔离开关附近的筒壁已被电弧所灼伤，呈现出不同程度的凹痕，且附着有小块金属物质;隔离开关本体除了触头底座上残留有溅落的筒体铝块外，动静触头内部均未发现放电迹象，触指完好无损。因此可判定，放电点位于隔离开关与分支母线之间的绝缘盆子上，即气室在失去绝缘介质SF6气体后，根据沿面放电理论，将在绝缘盆子表面与气室内部气体介质之间产生放电通道，电场发生畸变，从而发生弧光放电，灼伤导体筒壁。现场解体设备情况如下图所示：

3.处理结果

由于绝缘盆子经历过放电，其绝缘性能已受到影响，现场无法对其进行修复，只能实施更换处理。而对于GIS设备筒壁及导体基座上存在的放电、灼伤痕迹，可通过现场进行打磨修复处理，使其平整度满足设备工艺要求即可。

设备修复完成后，对相关气室进行抽真空处理，抽真空合格后再冲入SF6气体，包扎静置24小时，检漏并测量微水，满足要求。后续耐压试验与GIL一同进行，采取交接试验标准，666kV，考核一分钟，通过。目前该设备已投运将近一年，设备运行情况一切正常。

4.结论

GIS设备以其结构紧凑、运行安全可靠以及检修周期长等特点而备受电力行业的青睐，尤其是核电领域，目前开关站均采用GIS成套设备实行电能的输送与供应。但由于GIS设备连接部件多，对密封性等要求比较高，稍不符合要求，就有可能漏气放电，影响设备安全稳定运行。另外对于GIS设备的隔离也应区分于常规电气设备，除了传统意义上的电气绝对隔离外，還应注意气室与气室之间，即气体通路方面，防止发生因隔离不完全而导致放电击穿现象的发生。造成此次放电事件的根本原因为隔离未完全实施到位，现场工作人员对于设备的结构理解不深刻，从而误将带电气室作为隔离气室对待进行气体回收。

参考文献：

[1]邵先军，何文林，刘浩军，徐华，朱明晓，王绍安.基于数值仿真与多源聚类的GIS局部放电诊断与回归分析.高电压技术，2017年10期

[2]芦竹茂，刘庆，王天正，俞华，刘雷.多种带电检测方法在GIS局部放电诊断中的综合应用与研究.高压电器，2017年10期;

作者简介：查流芳，（1986）女，湖北鄂州市），（汉族），职称（工程师），学历（硕士研究生），研究方向（电力研究），单位名称（国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司），单位所在省市（安徽省芜湖市），单位邮编（241000）

第二作者姓名：（章莉）单位（国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司）

第三作者姓名：（庞瑾）单位（国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司）

第四作者姓名：（韩亚平）单位（国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司）

通讯作者（韩亚平）单位（国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司）