王曉建

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

國能朔黃鐵路變配電所1/2 以上的高壓設(shè)備都采用GIS 成套組合電器，剩余變配電所高壓設(shè)備也將逐步按計(jì)劃用GIS 成套組合電器柜替代。與傳統(tǒng)牽引網(wǎng)供電設(shè)備不同，GIS 成套組合電器通過特殊的工藝將電纜與對應(yīng)的GIS 間隔單元可靠連接。安全運(yùn)行多年的GIS 成套組合電器柜也驗(yàn)證了其安全性和可靠性，但是所有電氣設(shè)備都有使用壽命，電氣設(shè)備潛在的隱患也會隨著運(yùn)行時間的增加而不同程度地顯現(xiàn)，甚至演變成缺陷、故障。由于GIS 成套組合電器柜是將多個不同高壓設(shè)備組合安裝在密閉的SF6氣室內(nèi)，如果內(nèi)部高壓設(shè)備（如斷路器、三工位開關(guān)、避雷器、電流互感器、電壓互感器等）出現(xiàn)老化、破損、過熱、絕緣不良以及放電等問題時不能及時發(fā)現(xiàn)，或者GIS 成套組合電器柜與外部設(shè)備的引入、饋出采用高壓電纜連接，如果電纜的鎧接地、屏蔽層接地、纜芯相互之間由于絕緣不良產(chǎn)生放電不能在早期發(fā)現(xiàn)并及時采取有效措施，就會加速電纜的絕緣破損甚至擊穿電纜，造成整個牽引供電系統(tǒng)的癱瘓，以及設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在實(shí)際工作中，我們要熟悉GIS 高壓柜及相連電纜的特點(diǎn)，懂得分析故障、缺陷產(chǎn)生的原因，使自己達(dá)到通過洞悉故障、缺陷產(chǎn)生前的微妙征兆，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，最大程度地提高GIS 高壓電纜的導(dǎo)電及載流的穩(wěn)定性和可靠性。本文以一起GIS 高壓電纜放電故障為例，對這類較為隱性的故障和導(dǎo)致的各種原因及其可能造成的危害進(jìn)行剖析，并對其預(yù)防措施及解決辦法進(jìn)行探討和歸納。

變電所巡視發(fā)現(xiàn)牽引1 號系統(tǒng)低壓側(cè)202GIS 后柜在運(yùn)行中有異音，隨機(jī)利用天窗時間倒主變系統(tǒng)，由1#進(jìn)線1、2#變倒成1#進(jìn)線3、4#變運(yùn)行，此時再次巡視發(fā)現(xiàn)放電異音消失。為了再次確認(rèn)是202GIS 后柜存在放電異音，再次由1#進(jìn)線3、4#變倒回1#進(jìn)線1、2#變后，巡視27.5 kV 高壓室發(fā)現(xiàn)202GIS 后柜再次存在放電異音。為了不影響系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，在對202GIS 后柜進(jìn)行檢查前又將所內(nèi)運(yùn)行方式倒成1#進(jìn)線3、4#變運(yùn)行并退出主變備自投。西柏坡供電工隊(duì)對202GIS 后柜進(jìn)行檢查，設(shè)備外觀正常，LH 本體無松動，發(fā)現(xiàn)護(hù)層保護(hù)器與扁鋼連接處有1 顆螺絲松動，并對其進(jìn)行緊固。

1 隱患案例

某日，西柏坡變電所利用天窗點(diǎn)進(jìn)線再次送電確認(rèn)，合上202 斷路器后，202GIS 后柜仍有持續(xù)的放電聲響。斷開201、202斷路器，101 斷路器在合位時，202GIS 柜仍有放電聲響，檢查電流互感器二次回路無開路，排除電流互感器的問題，判斷為202GIS 后柜設(shè)備問題。

2 隱患原因

結(jié)合初步分析可能的因素，再次對西柏坡202GIS 后柜放電異音進(jìn)行檢查處理。首先檢查電纜、護(hù)層保護(hù)器及柜內(nèi)各部件外觀均正常，檢查電纜本體粘貼的示溫蠟片均無過熱變色。下一步進(jìn)行后柜電纜及護(hù)層保護(hù)器的絕緣檢查。由于202GIS 后柜各相電纜采用全密封堵頭連接，一旦拆卸將很難可靠恢復(fù)安裝甚至造成更大缺陷，故此將電纜護(hù)層保護(hù)器、各相電纜的鎧接地線和屏蔽保護(hù)接地線甩開，將202GIS 后柜電纜引至2#主變低壓側(cè)的各相電纜鎧接地線和屏蔽保護(hù)接地線也同時甩開。先對電纜護(hù)層保護(hù)器進(jìn)行絕緣測試，測試結(jié)果均在2000 MΩ，再對各相電纜的鎧接地線和屏蔽保護(hù)接地線從2#主變低壓側(cè)接地端甩開處分別進(jìn)行絕緣測試，在檢查到F02 電纜屏蔽保護(hù)線時，發(fā)現(xiàn)F02 電纜的屏蔽接地線絕緣阻值只有1 MΩ，存在明顯接地情況，與其他相屏蔽接地線的阻值1000 MΩ 相差較大。

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，電纜的屏蔽層接地應(yīng)選擇一端接地，屏蔽層表面是一個固定的等電位面，可以將電纜對外的電場終止于屏蔽層，同時當(dāng)電纜通電后，電纜屏蔽層有較高的感應(yīng)電壓，屏蔽層一端接地，不會構(gòu)成閉合回路，屏蔽層不會有電流通過，可防止有較大電流時將屏蔽層燒毀。而F02 電纜的屏蔽接地線絕緣阻值只有1 MΩ，無疑造成了屏蔽層兩端接地，使屏蔽層構(gòu)成了閉合回路，運(yùn)行中電纜屏蔽層有較大電流通過，因此可以判斷202GIS 后柜放電異音的具體原因?yàn)殡娎|屏蔽層兩端接地導(dǎo)致。

3 解決過程及處理措施

首先從2#主變低壓側(cè)F02 電纜順著電纜路徑一直到202GIS 后柜F02 電纜仔細(xì)查看，未發(fā)現(xiàn)故障電纜外觀有明顯損傷。決定從發(fā)現(xiàn)放電異音的位置針對F02 電纜進(jìn)行由外到內(nèi)詳細(xì)檢查，去除202GIS 后柜F02 電纜堵頭處的絕緣熱縮護(hù)套，發(fā)現(xiàn)護(hù)套內(nèi)部的電纜絕緣外皮有輕微褶皺，隨即將電纜最外層絕緣皮的褶皺部位撥開，發(fā)現(xiàn)靠近金屬堵頭外套的銅屏蔽線上有大量放電產(chǎn)生的碳化物（圖1）。

圖1 屏蔽線對金屬外殼放電產(chǎn)生的碳化物

用毛刷、酒精棉將附著在銅屏蔽線及白色絕緣尾管間隙內(nèi)的碳化物徹底清理干凈后，發(fā)現(xiàn)電纜及屏蔽層未處于尾管正中央，致使電纜主芯與固定套管四周絕緣距離不均勻，電纜安裝向柜內(nèi)偏移，意味著電纜靠柜內(nèi)側(cè)的絕緣性能會低于其他部位（圖2）。

圖2 A 間隙明顯大于B 間隙

圖2 中A 處間隙7 mm，B 處間隙不到1 mm，近乎貼合。由于電纜安裝向柜內(nèi)偏移，使得電纜長期擠壓B 處尾管，在長時間的運(yùn)行中，B 處絕緣受到損傷，直至絕緣護(hù)層破壞，銅屏蔽線對金屬外殼放電，造成屏蔽層兩端接地，屏蔽層構(gòu)成了閉合回路，較大的電流將屏蔽層絕緣燒損，而放電產(chǎn)生的碳化物具有一定的導(dǎo)電性能，兩個因素相互作用形成惡性循環(huán)，促使屏蔽層兩端接地的故障逐漸惡化。如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，最終將會燒損電纜主絕緣甚至擊穿電纜，導(dǎo)致整個牽引供電系統(tǒng)癱瘓、設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

決定將偏移的電纜進(jìn)行位置調(diào)整，使屏蔽層銅線與白色絕緣尾管四周間隙均勻并采用絕緣填充包裹。調(diào)整處理后再次進(jìn)行絕緣測試，屏蔽層對地絕緣由處理前的1 MΩ 變?yōu)榇笥?000 MΩ。與其他相屏蔽接地線的阻值1000 MΩ 進(jìn)行比較，偏差在正常范圍內(nèi)，經(jīng)絕緣測試合格后對電纜屏蔽層進(jìn)行絕緣密封處理，并在原故障部位粘貼測溫片，方便日后巡視重點(diǎn)觀察（圖3）。

圖3 處理后的F02 相電纜

待天窗時間將3#、4#主變退出，投入1#、2#主變使202GIS后柜F02 相電纜帶電運(yùn)行并對其進(jìn)行60 min 持續(xù)觀察，無異常后在天窗結(jié)束時間將全所饋線送電，使202 帶負(fù)荷運(yùn)行。再次對202GIS 后柜F02相電纜帶負(fù)荷非空載運(yùn)行狀態(tài)觀察檢測60 min，無過熱、放電、異音等異常情況，電流電壓顯示均正常。

4 結(jié)束語

通過帶負(fù)荷有載狀態(tài)的觀察，說明202GIS 后柜F02 相電纜屏蔽層進(jìn)行絕緣密封處理的工藝達(dá)標(biāo)，滿足正常運(yùn)行條件。

總結(jié)此故障產(chǎn)生的前因后果得出：①由于前期施工安裝的工藝不良、施工監(jiān)管不嚴(yán)，為后期故障的發(fā)生埋下隱患；②巡視發(fā)現(xiàn)后沒有及時重視和認(rèn)識到事件的嚴(yán)重性，第一次巡視發(fā)現(xiàn)放電異音時沒有進(jìn)行電纜路徑檢查、絕緣測試等切實(shí)有效的排查措施，以至于從第一次發(fā)現(xiàn)到處理完畢歷時72 d，F(xiàn)02 相電纜屏蔽層放電、碳化、絕緣皮破損的情況逐漸惡化；③設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)不夠完善和先進(jìn)，由于每個人個體特征存在差異，只憑巡視人員在巡視時靠肉眼觀察、靠人耳聞聽很難對某些較為隱性的故障隱患進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的判斷。

通過此次故障處理總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，可以從以下5 個方面預(yù)防此類問題：①每年預(yù)防性檢修，對GIS 后柜電纜進(jìn)行垂直、水平校準(zhǔn)；②每年預(yù)防性試驗(yàn)，對GIS 后柜電纜進(jìn)行主絕緣、鎧對地、屏蔽線對地絕緣測試；③建議在GIS 電纜屏蔽層對地線、鎧對地線上裝設(shè)穿心電流互感器，一旦發(fā)現(xiàn)電流異常偏大，可以及時進(jìn)行針對性排查處理；④由于GIS 高壓電纜運(yùn)行中，若放電缺陷發(fā)生在早期，溫度變化未達(dá)到60 ℃，達(dá)不到測溫蠟片的最低變色值，所以日常巡視要使用紅外測溫儀進(jìn)行檢查，必要時做好記錄；⑤在日常的作業(yè)中，遇到故障缺陷時要深入剖析，找出故障產(chǎn)生的根本原因，對癥下藥，不斷積累經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)方法，用科學(xué)有效的理論知識指導(dǎo)實(shí)踐工作，將故障率降到最低。