110kVGIS盆式绝缘子故障及防范

110kVGIS盆式绝缘子故障及防范

蒋丹

国网江苏省电力公司沭阳县供电公司223600

摘要：GIS内部空间是非常有限，工作场强很高，而且具备的绝缘裕度并不是很大，如果出现了绝缘缺陷，对电力设备运行会造成非常不良影响。GIS设备绝缘故障中，盆式绝缘子闪络故障发生概率较大。本文就是对110kVGIS盆式绝缘子故障发生及防范措施进行深入分析，希望对相关人员有所启示。

关键词：110kV；GIS；盆式绝缘子；故障；防范

引言：气体绝缘金属封闭开关设备是非常重要的电力设备，该设备中会含有断路器、互感器等众多设备元件，设备内部具有一定压力的SF6气体，并且进行了有效的接地处理。绝缘距离较小，降低了外界环境对设备运行造成的不良影响，具有良好的可靠性。所以在很多环境较为恶劣区域，GIS得到了非常广泛应用。盆式绝缘子是GIS中的重要构件，主要是起到了对导体进行支撑，进行电气绝缘的作用。盆式绝缘子也是GIS绝缘中较为薄弱的内容，盆式绝缘子闪络经常会发生不良故障问题。对110kVGIS盆式绝缘子故障及防范对策进行深入研究是具有现实意义的，下面就对相关内容进行详细阐述。

一、故障介绍及解体检查

事件前运行方式：2号主变110kV侧102开关、110kV江上线109开关挂110kVⅡ号母线运行；110kV江口Ⅱ线103开关、110kV江临线105开关挂110kVⅠ号母线运行；母联100开关运行；1号主变检修状态；35kVⅠ、Ⅱ段母线检修状态。110kV母线保护按正常方式投入。110kV母线保护装置差动保护（Ⅱ母小差）动作，跳开江口站110kV母联100开关、2号主变中压侧102开关、110kV江上线109开关。接地短路故障发生后，并不能直接找到故障点，需要对设备作相关试验，采用排除法找到故障部位。经现场检查及故障录波分析，事件发生时江口站110kVⅡ母母线保护范围内发生C相单相接地，最大故障电流13.92A（一次值3341A），故障持续时间67ms。110kV母线保护装置Ⅱ母小差差动保护（定值4.25A）动作，经25ms后分别跳开110kV母联100开关、2号主变中压侧102开关、110kV江上线109开关。现场对设备进行绝缘电阻测试，发现故障点在109间隔，对故障设备解体检查发现，故障发生部位是1092刀闸与1091刀闸气室之间的气室隔离绝缘子。发生击穿部位是面向1092气室侧的绝缘子，而面向1091气室侧绝缘子表面有轻微放电痕迹。从放电痕迹来看，A、C相发生相间短路和接地短路。检查1092刀闸气室动侧盆式绝缘子，盆式绝缘子C相附近有明显且较长的裂纹通道，沿通道有明显的盆式绝缘子碎片脱落痕迹，盆式绝缘子A、C相附近有大面积碳化发黑痕迹，盆式绝缘子1092侧与1091侧中有明显的裂纹，检查1091刀闸气室其他绝缘件和触头无其它异常。对与动侧盆式绝缘子相连的三相导体进行检查发现，A、C相导体屏蔽沿面有电弧烧蚀痕迹，其中C相严重，A相次之；B相导体无异常。现场对烧损的气室的罐体及盆式绝缘子进行更换，更换完后，对1091刀闸及1092刀闸气室进行相关的试验，试验结果均无异常后，气室投入使用。

二、设备故障分析及措施

（一）故障分析

1、诱发故障产生的几种原因

盆式绝缘子主要是安置在灌体内部，与以往安置于外界环境中的绝缘子存在较大的差异性。这种绝缘子设置方式可以避免外界污秽物质导致闪络放电情况产生，降低外界环境对设备运行造成的不良影响。本文主要是从绝缘子制作材料、设置环境和浇筑施工等方面进行分析。

盆式绝缘子大多都是由环氧树脂材料制作的，在气室内主要起到了对导体进行支撑的作用，所以气室内部一旦发生不良放电事故，通常都会沿着盆式绝缘子的表面对外壳进行放电。盆式绝缘子安装工作开展前，工作人员没有对安装环境进行分析，导致绝缘子安装环境过于潮湿。绝缘子会吸附环境中含有的水分，由于技术人员没有重新进行吸收比，也没有进行局部放电试验工作开展就对绝缘子进行安装。绝缘介质安装完成后在环境因素影响下会在表面形成一定的水膜，这样会导致沿面电压分布会存在较大的差异性，最终引发闪络电压比纯空气间隙的击穿电压小很多。盆式绝缘子浇筑施工中施工工艺控制不当，使得盆式绝缘子内部存在一定的气泡。出厂对设备进行检验，通过试验数据了解设备生产质量符合要求。但是投入到实际运行中后，因绝缘子长期性的处于高电压的环境中，气泡对周围电场分布会造成非常不良影响。气泡周围存在的电场要比其它部位高出很多，气泡内部也会因电场影响而产生碳化情况。

2、故障发生原因判断

从上文叙述中可以了解到导致故障产生的几种原因，工作人员需要针对实际情况深入分析，对导致故障发生的实质原因进行科学评判。需要拆除现场同一批次、同一型号的盆式绝缘子，将设备送回厂家进行X射线、水压测试等众多试验，对盆式绝缘子质量进行全面性的检测。如果试验没有发现任何问题，那么则代表故障问题生产与绝缘子生产质量没有关系。盆式绝缘子在突然的撞击等外力作用下可能产生裂纹。现场检查盆式绝缘子的裂纹状态，发现盆式绝缘子裂纹从嵌件根部向盆式绝缘子边缘发展。该盆式绝缘子位于隔离开关动侧，隔离开关在动作过程中若出现对中不良，则会加剧盆式绝缘子在应力作用下裂纹的产生与发展。根据上述分析，隔离开关动侧盆式绝缘子故障发生原因是在装配应力、温度应力等综合作用下，在长期的运行操作中，使得盆式绝缘子出现裂纹并发展，裂纹沿面长时间局部放电，导致盆式绝缘绝子裂纹两侧碎裂，最终造成隔离开关绝缘故障。

（二）措施

盆式绝缘子无论是在外力或装配应力等综合作用下产生裂纹，还是由于盆式绝缘子本身的气隙、夹杂等制造缺陷，其造成故障都有一定的过程。一般来说都要经历：缺陷—局部放电—绝缘故障。因此，可根据局部放电的特征对故障进行预防。为避免同类事故再次发生，根据本次盆式绝缘子故障发生的原因，可采取相应措施：

（1）检查隔离开关合闸阻力大小。隔离开关操作过程中，其合闸时阻力最大。检查合闸阻力大小，确保隔离开关动静侧盆式绝缘子不受到异常外力作用。在设备停电检修状态下，利用手动工装、手动合闸隔离开关，利用数显力矩检查合闸瞬间力矩大小。隔离开关合闸力矩应不大于140Nm。如若在检查过程中出现大于上述标准的，应予以检修。

（2）定期进行局部放电检测。利用超声波、超高频等方法定期对GIS设备进行局部放电检测，并在一定周期内对检测数值进行比对。对于比对后数值稳定的可适当放大检测周期。建议至少每年应进行一次检测。

结语：本文主要对110kV某站GIS盆式绝缘子故障原因进行了分析并提出了防范措施：通过对故障盆式绝缘子和同一批次、同一型号的盆式绝缘子进行相关试验，试验均顺利通过，排除了盆式绝缘子由于质量问题导致此次故障发生的可能性。现场检查故障盆式绝缘子裂纹情况，根据盆式绝缘子裂纹从嵌件根部向盆式绝缘子边缘发展，认定盆式绝缘子的故障原因主要是隔离开关动侧盆式绝缘子在装配应力、温度应力等综合作用下，在长期的运行操作中，使得盆式绝缘子出现裂纹缺陷并发展，裂纹在电压作用下发生局部放电，导致盆式绝缘绝子裂纹两侧碎裂，最终造成隔离开关绝缘故障。供电局在日常维护工作中应加强对运行中的GIS设备进行局部放电和SF6气体检测，及早发现设备隐患或缺陷，确保电网安全稳定运行。

参考文献

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