張 海 白 瑩

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GIS內(nèi)部放電引起主變差速保護動作故障的檢查處理與分析

張 海 白 瑩

（山西省黃河萬家寨水務(wù)集團有限公司，太原 030012）

隨著技術(shù)的發(fā)展，GIS（氣體絕緣全封閉組合電器）在電力系統(tǒng)中的運用已非常普遍，然而故障現(xiàn)象及檢查處理的方法則各有不同。本文對一次由GIS內(nèi)部放電引起主變差速保護動作故障的發(fā)生、檢查試驗、處理過程及工藝要求進行了詳細闡述，對故障原因進行了深入分析，以此對此類故障的檢查與處理提供參考。

差速保護；GIS；放電

某110kV變電站于2011年9月正式投入運行。2017年7月16日23時53分，1號主變差速保護動作，1號主變進線開關(guān)跳閘，110kV母線差動保護動作，1號、2號主變失電。

故障前運行方式：110kV Ⅰ回進線供110kV母線，110kV Ⅱ回進線冷備。1號主變供10kV Ⅰ段母線，2號主變供10kV Ⅱ段母線。10kV母線分段運行。

1 故障檢查、試驗及分析

此變電站由兩回110kV線路供電，高壓側(cè)采用單母線接線方式，開關(guān)設(shè)備采用SF6封閉組合電器（GIS）設(shè)備，型號為ZF12-126，額定電壓110kV、額定電流2000A。主母線及分支母線采用三相共筒式，外殼材料采用鋁合金。2臺主變壓器型號為SZ10-8000/110，額定容量8000kVA、低壓側(cè)額定電壓10.5kV。變壓器低壓側(cè)端子通過電纜端接箱與10kV開關(guān)柜的進線電纜相連。高壓側(cè)端子與GIS設(shè)備SF6氣體管道母線之間采用軟導(dǎo)線連接，并設(shè)有110kV側(cè)中性點成套裝置。

故障發(fā)生后，檢修人員對故障范圍內(nèi)的相關(guān)設(shè)備做了如下檢查及試驗。

1.1 外觀檢查

對1號主變及相關(guān)設(shè)備進行了外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

1.2 試驗

對1號主變進行了絕緣電阻、三相直流電阻、直流耐壓、主變高壓側(cè)繞組及套管介損試驗，試驗數(shù)據(jù)均合格；對GIS 1號主變高壓側(cè)進線間隔進行了對地及相間絕緣測試，發(fā)現(xiàn)A相絕緣電阻明顯低于B、C相（A-BC及地為8.5MW；B-AC及地為82GW；C-AB及地為100GW），直流耐壓試驗時發(fā)現(xiàn)A相升壓至3.7kV時泄漏電流為1231mA儀器過流跳閘，B、C相正常；對GIS 1號主變高壓側(cè)進線間隔相鄰間隔進行絕緣電阻及直流耐壓測試，試驗數(shù)據(jù)合格。

1.3 波形分析

查看現(xiàn)場故障錄波系統(tǒng)，波形顯示故障發(fā)生后17.6ms主變差速保護動作，1號主變高壓側(cè)A相電流突變到12A，110kV母線A相電壓降到7.34kV（見圖1）；線路保護波形顯示出現(xiàn)零序電流電壓。

圖1 110kV進線電壓及1號主變高壓側(cè)電流波形圖

1.4 開蓋檢查

對GIS 1號主變高壓側(cè)進線氣室氣體回收后進行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)1號主變高壓側(cè)進線氣室靠近主變第一個絕緣盆A相導(dǎo)體周圍澆筑面有短路放電后遺留的黑色印記，A相觸頭也有嚴重灼傷（見圖2），氣室罐壁附著有大量白色粉塵，B、C相無異常。

圖2 絕緣盆及觸頭放電灼傷

綜合上述檢查結(jié)果分析，造成此次主變差速保護動作的直接原因為1號主變高壓側(cè)進線氣室靠近主變第一個絕緣盆A相導(dǎo)體對地發(fā)生短路放電。

2 故障處理

根據(jù)故障點情況，準備對發(fā)生短路放電的絕緣盆及絕緣盆上的A相觸頭進行更換處理（見圖3）。檢修公司與GIS設(shè)備制造廠家依據(jù)相關(guān)的GIS設(shè)備檢修規(guī)范及廠家技術(shù)規(guī)范共同制定了故障處理技術(shù)方案，并報上級部門批準。

圖3 放電絕緣盆位置圖

2.1 故障處理流程（見圖4）

2.2 故障氣室拆解步驟（見圖5）

2.3 工藝要求及注意事項

1）設(shè)備解體前檢修人員要詳細了解設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以免在拆解過程中對內(nèi)部導(dǎo)體、觸頭、絕緣盆及氣室罐壁等造成損傷。

圖4 故障處理流程圖

圖5 故障氣室拆解步驟圖

2）氣室解體檢修應(yīng)選擇晴好天氣，室內(nèi)要進行無塵處理，空氣濕度不應(yīng)大于80%。

3）故障氣室的氣體要回收到專用氣罐單獨封存，不得排放到大氣中。

4）拆解及回裝過程中的吊裝工作應(yīng)由經(jīng)過專門培訓(xùn)，并取得專業(yè)資格證書的人員擔任。

5）拆解過程要嚴格按照技術(shù)方案進行。解體后的氣室、導(dǎo)體等配件應(yīng)對應(yīng)安裝位置做標記后放置到專門場地，螺絲等小零件應(yīng)分類存放。對拆解后的氣室進行清理時要穿防塵服，戴防毒面具和橡膠手套。粉塵清理主要用無毛紙蘸酒精進行，對法蘭面上的輕微劃痕、銹蝕和導(dǎo)體、罐壁的輕微灼傷用百潔布打磨后再用酒精擦拭干凈，配件上的溝槽孔等人手難以觸及的部位應(yīng)用吸塵器清理。配件清理完成后用塑料布進行封蓋。

6）回裝應(yīng)按拆解逆過程進行。每一個配件回裝時要再次用五毛紙和吸塵器清理一遍。所有拆解的密封面的密封圈都要更換新的，新密封圈使用前要檢查其是否有裂痕或嚴重劃傷，真空硅脂油涂抹要均勻適量。法蘭面的緊固螺絲要用力矩扳手對角均勻緊固。手孔蓋最后回裝，其他配件回裝完畢后用吸塵器從手孔蓋伸進氣室內(nèi)部對回裝過程中可能帶入的灰塵進行最后清理，清理完成更換手孔蓋上的干燥劑然后迅速封孔。

7）回裝完畢后立即對氣室抽真空，抽至133Pa后再抽3～4h（使其室內(nèi)水分充分氣化被抽出）。抽真空結(jié)束后充入額定壓力的高純（99.999%）氮氣進行干燥，靜置24h后再次抽真空，最后充入額定壓力SF6氣體，靜置24h后用檢漏儀檢漏并測微水。

8）對解體部分進行絕緣電阻、回路電阻及耐壓試驗，各項試驗合格后申請送電投運。

3 故障原因分析

對1號主變高壓側(cè)進線氣室解體后發(fā)現(xiàn)放電絕緣盆主密封圈在放電部位有兩處斷裂，斷口較平整并呈現(xiàn)出斜切口狀，斷裂處密封槽內(nèi)有大量硅脂油堆積，絕緣盆澆筑面有疑似硅脂油流過的白色痕跡（見圖6）。斷裂的密封圈并沒有放電燒傷痕跡，從形狀看也沒有被嚴重擠壓過，證明密封圈不是由于擠壓導(dǎo)致斷裂，放電也不是由斷裂的密封圈直接引起。由此懷疑設(shè)備安裝過程中安裝人員對此密封圈進行過裁接處理，為使密封圈斷口處可靠固定于絕緣盆密封槽內(nèi)，此處使用了大量的硅脂油。

圖6 放電絕緣盆及其主密封圈

此故障點位于室外，多年運行過程中的高溫暴曬使堆積的硅脂油融化慢慢滲入氣室內(nèi)部并沿絕緣盆澆筑面擴散，氣室內(nèi)的高壓靜電使內(nèi)部的少量粉塵懸浮并逐步吸附到硅脂油滲流過的部位，隨著硅脂油上所吸附粉塵的增多，逐步縮小了導(dǎo)體與管壁的絕緣距離，進而引起導(dǎo)體對接地的管壁沿絕緣盆澆筑面發(fā)生放電，最終導(dǎo)致主變差速保護動作。

4 結(jié)論

GIS組合電器雖然具有占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、檢修周期長、維護工作量小、安裝迅速、運行費用低等優(yōu)點，但其對安裝及檢修維護的工藝要求相當高。本次故障的發(fā)生也提醒我們今后在GIS設(shè)備的安裝及檢修維護工作中，一定要增強責任心，嚴格按照規(guī)范的工藝要求進行操作，這樣才能降低此類故障的發(fā)生率，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

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Main transformer differential brotection action caused by GIS internal discharge inspection and analysis of fault

Zhang Hai Bai Ying

(Shanxi the Yellow River Wanjiazhai Water Group Co., Ltd, Taiyuan 030012)

With the development of technology, the application of GIS (gas insulated totally enclosed switchgear) in electric power system is very common, and there are different ways to detect failures. In this paper, the occurrence, inspection test, treatment process and process requirements of the main transformer differential protection action caused by the internal discharge of GIS are described in detail, and the cause of the failure is further analyzed, so as to provide references for the inspection and treatment of such faults.

differential protection; GIS; discharge

2018-03-08

張 海（1984-），男，山西昔陽人，本科，助理工程師，從事變電站電氣設(shè)備檢修維護工作。