某核电厂GIL母线故障原因分析与预防

某核电厂GIL母线故障原因分析与预防

王宏达段琰璞

（国核示范电站有限责任公司山东荣成264300）

摘要：某核电厂500kV开关站GIL（Gas-Insulatedmetal-enclosedtransmissionLine）母线设备发生放电事故，通过对各项试验数据的分析和解体检查，发现GIL母线内部支撑绝缘子损坏是导致故障的主要原因，同时讨论了对该故障的处理方法，并对GIL设备的运行和维护提出了相应的建议。

关键词：GIL；支撑绝缘子；局部放电

金属封闭输电线（GIL）母线因具有占地面积小、维护工作量少、绝缘性能优良、可靠性高、无电磁干扰等诸多优点，近年来，中国各大型核电站和大型水电站出线方式上选择GIL。笔者针对某核电厂500kV开关站内的GIL运行时发生的内部短路故障，结合现场解体检查，对可能引起故障的各种原因做了详细分析和验证。

1.故障概况简述

2014年12月05日19：06分28秒774毫秒，#4机机组T区保护屏两套PSL608型数字式短引线保护同时启动，26毫秒后充电保护出口，60毫秒后高压侧断路器跳闸，动作电流达19.23倍额定电流，折算至一次侧约为26124A，如图1所示。

图2故障绝缘子所在位置

支撑绝缘子的上部支撑已烧损并破裂，周围有若干散落的大小不一的绝缘子碎块，在损毁的支撑绝缘子两端的导体和壳体内壁附着放电产生的大量白色粉末。

对GIL故障段解体检查发现：故障绝缘子的上部支撑完全断裂，与导电杆连接的断裂面为白色，没有电弧灼伤痕迹；在上部支撑与微粒捕捉器的连接处有黑的灼伤痕迹，连接处弹簧烧断，绝缘子低电位侧碎块均被放电产生的热量及电弧熏黑，该绝缘子靠变压器侧0.5米处的导电杆有电弧灼伤痕迹。

最后，在绝缘子上部支撑附近的外壳上发现有凹坑；经测量，凹坑深度最深处约为2mm。

2.2故障原因分析

为了判定支柱绝缘子故障点位置，进而确定故障原因，我们将绝缘子碎片进行了重新拼接.根据对拼接后绝缘子的检查情况，可知：

2.2.1由于绝缘子左侧有很多小碎片，而右侧几乎100%可以重新拼好，因此判断绝缘子炸裂痕迹推断故障发生在靠近绝缘子表面。

2.2.2绝缘子上只发现一处清晰的电弧痕迹，意味着在发生第一次故障后再未发生另外的电弧放电。

2.2.3绝缘子根部和导体连接处基本比较完整，也没有电弧痕迹，说明故障并未发生在绝缘子根部和绝缘子套的连接处。

2.2.4绝缘子顶端等电位触头完全被破坏，分析得出故障路径是由绝缘子表面至微粒捕捉器，然后经过顶端铜触头最后到达外壳接地。

结合现场解体检查和绝缘子拼接后的检查结果，判断GIL母线故障原因为设备在运输或安装过程中，导体外壳受到撞击，进而绝缘子表面形成细小裂缝，在GIL母线停送电过程中，绝缘子受到电磁力的冲击，导致支柱绝缘子表面应力急剧增强，进而导致裂缝扩大，最终导致放电。

3.结论

本文对该GIL母线故障产生的原因进了深入地分析，判断为支撑绝缘子表面细小裂痕，导致局部放电产生。汲取本次事故经验教训，针对GIL母线生产、运输、安装及试验等监控手段方案，提出以下几点建议：

1）严格控制生产及安装工艺。GIS部件是以气室为基本单位运抵现场进行组装，应加强安装工艺的质量控制，保证气室各结构件的稳定[3]。

2）生产厂家应加强气室运输中的防震措施与记录。运输通常是较为薄弱的一环，运输人员的责任心、外包装的防震、防潮措施等都影响设备的运行质量，同时也决定设备运行质量，以此对于GIL等关键设备应安装记录设备并委派专人随车护送[4-5]。

3）从目前来看，局部放电试验在组织上和技术上都具有局限性。一方面，该套GIL在运行中无法进行超高频局放的监测手段，最终导致缺陷不能及时发现，进一步劣化。因此，在今后的设备初设选型中应据此提出明确的技术要求。同时，对于该套GIL设备建议在修复完毕，恢复送电后，每月进行SF6分解物测量，持续6个月，观察其变化趋势，应无明显上升趋势。

参考文献：

[1]国家电网公司运维检修部，国家电网公司十八项电网重大反事故措施及编制说明[M]，中国电力出版社，2012

[2]DL596—1996.电力设备预防性试验规程[S]

[3]葛猛，陶安培.一起SF6封闭式组合电器故障原因分析[J].高压电器，2008，44（1）：95-96

[4]宋杲，李炜，宋竹生，等.国网公司系统组合电器运行情况分析[J].高压电器，2009，45（6）：78-82

[5]杨俊峰.一起GIS断路器控制回路故障的分析与处理[J].高压电器，2009，45（6）：158-160