一起引起多个220kV变电站设备跳闸的GIS设备故障分析

一起引起多个 220kV变电站设备跳闸的 GIS设备故障分析

乔亚军 罗同春

广东电网有限责任公司广州供电局 广东 广州 510620

摘要：本文针对一起典型的引起多个220kV变电站设备跳闸的GIS设备故障进行了记录，从发生时的环境变化、故障点的定位与解体检查、故障故障原因推测等方面进行了分析，并有针对性的对安装过程环境质量把关不严且维护欠缺的老旧GIS设备提出了维护建议。

1、跳闸事件概述

A、B、C变电站220kV电网运行简图

A、B、C三个变电站220kV设备均为GIS设备。某日19时47分，A站220kV母差保护II母差动动作，B相故障，故障电流为7980A。同一时刻，B站220kV母差保护II母差动动作，B相故障，故障电流8200A。同一时刻，C站收允许令后动作，跳开本侧220kV AC联络线开关。此次事件引起三个位于中心城区的220kV变电站同时跳闸，导致部分母线与线路失压，影响较大。

事件发生时变电站所在区域遭遇强雷暴，根据雷电定位系统记录显示，当日从19时到20时，在AB站联络线附近区域连续落雷数百次，平均雷电流为-32.76kA。经事后校对，确认引起两侧设备故障的雷击时刻在19时47分内的落雷，共7次，幅值介于-52.3kA与-15.8kA之间。

2、故障点分析

事件发生后，对相关线路绝缘设计配置、杆塔接地情况、历史运行及改造情况进行了详细的核查，未发现异常。通过六氟化硫气体组分分析，确定了故障点。A站#3变高开关测试发现B相气室气体成分SO2、H2S均超过预试参考值（SO2≤3，H2S≤2），绝缘电阻降低为120MΩ。B站#2变高间隔B相2202刀闸气室发现气体成分SO2、H2S超过预试参考值（SO2≤3，H2S≤2），绝缘电阻小于50MΩ^[1]。

3、解体检查

（1）A站#3变高开关解体检查情况：

故障B相开关灭弧室支持绝缘台内侧发现贯穿性击穿通道（图1），为主放电通道；开关灭弧室存在大量短路分解物，经化验含有相当比例金属铁；且在与绝缘拉杆相连的直动密封杆内腔发现相当数量锈蚀粉末。对非故障相及其他间隔的开关也进行了检查，发现直动密封杆内腔均存在锈蚀粉末（图2）。

结合解体情况表明， #3变高开关B相灭弧室直动密封杆内腔锈蚀，散落绝缘表面的金属碎屑导致设备在遭受雷电冲击时绝缘击穿。

图1支持绝缘台闪络 图2 直动密封杆内腔锈蚀情况

（2）B站#2变高GIS气室解体

B相解体后发现短路通道在导体屏蔽罩与中间法兰下侧边沿之间，导体屏蔽罩下侧严重烧蚀，罐体内侧有黑色放电痕迹，盆式绝缘子内表面下侧附有短路分解物，存在烧灼痕迹（图3，图4）。解体A、C相后，没有发现类似放电痕迹或其它明显的异常。

经雷电冲击下电场强度分析，导体屏蔽罩位置为分支母线电场较为集中的区域，可能是灰尘杂质等异物在设备安装调试时进入罐体内部，在电场作用下排列、漂移，极间距离缩短，在雷电侵入波下发生绝缘击穿。

4、故障原因分析

故障后两站B相避雷器查无动作记录，A站、B站站内220kV避雷器及计数器经试验检查设备无异常，AB站联络线变电站两侧避雷器的B相计数器动作特性试验结果正常。很有可能是侵入变电站的雷电波较低，未达到避雷器计数器起始动作电流。

分析认为，AB站联络线遭受一个或多个雷电绕击，线路绝缘未击穿。雷电过电压以行波形式向两侧传播，在A站和B站绝缘薄弱部位发生了绝缘击穿。根据解体检查结果，可基本确认在事件发生前，故障设备特别是A站#3变高开关实际存在隐患，降低了设备的绝缘水平，在雷电侵入波和工频电压的共同作用下导致绝缘故障。

5、老旧GIS设备维护建议

运行超过12年的GIS设备应对其本体及时进行检查，尤其是对现场安装阶段环境控制不严格的设备应重点关注^[2]，无法全面检查的至少应该检查备用间隔或者抽样检查，重点开展以下项目：

（1）绝缘件检查：检查绝缘拉杆、盆式绝缘子、支持绝缘台等，确保外表无破损、变形、表面清洁光滑，绝缘拉杆两头的金属固定件应无松脱、锈蚀等现象。

（2）检查法兰面和密封圈：清理密封面，必要时更换密封圈及操动杆处直动轴密封，法兰面对接紧固螺栓应全部更换并做防水处理。

参考文献

[1]电力设备检修试验规程，Q/CSG 1206007-2017

[2] 白宇涛. GIS 设 备 安 装 质 量 控 制 要 点 [J]. 电力自动化设备. 2007,27(3).

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