550kV GIS断路器故障分析

摘要 特高压GIS产品装配质量必须严格控制，其不仅影响操作机构的机械性能，对电场强度也有很大的影响。本文就550kV某变电站的一次异响事故进行分析得出结论。该次事故就是因为螺栓未紧固造成的。

关键词 故障分析；GIS；装配质量

中图分类号 TM561 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0186-01

随着社会的发展，现代化电器产品解放了繁杂的人工劳动的同时，也不可避免的提高了电力消耗。电力行业顺应潮流，一直呈高速发展势头。2008年11月，中央政府提出“四万亿计划”，大力发展基础设施，更是给电力行业带来了从所未有的机遇。高压开关行业在此期间也得到了长足的发展，更多高电压产品的应用推动了高压开关行业的进步，也引入了更多的竞争，使得高压开关技术越来越先进，质量越来越可靠。550kV～800kV的特高压以及800kV以上的超高压产品相继出现。新技术不断出现，在提高电力输送能力的同时，也给检修工作带来了不少麻烦。

1 故障经过

2012年6月25日，某变电站用户反馈550 kV GIS设备Ⅱ母A相端头部位出现异常响声，抚触时有振感，急需处理。

2 调查过程

2.1 相关部位螺栓力矩校核

使用专用力矩扳手对相关部位的筒体紧固螺栓、支撑紧固螺栓进行校核；对接地线紧固状态进行确。相关螺栓均已按照要求力矩紧固，接地线均可靠连接。

2.2 确认设备局放情况

利用以下三种方法对设备局放情况进行确认：

1）利用便携式超声局放测量仪对异响部位及相邻部位进行巡查。

巡查时发现异响三通筒体处显示异常，测量结果如下：

连续测量模式下，有效值为30mV，周期内峰值为150mV，50Hz频率分量为0， 100Hz频率分量为5mV。相位模式下，根据测量结果。初步推断该处设备存在机械振动现象。

相位模式下，测量结果如图3所示。

2）利用SF6气体成分分析仪测量该处气室内气体成分，判断是否存在局放。测量结果显示该气室气体纯度为99.98%，CO、SO2、HF等气体含量均为0。

3）利用红外测温仪对设备表面温度进行测量；若内部存在导体接触不良等现象，接触部温升可能较大。测量结果为32～34℃，处于正常范围。

由以上测量结果可以判断，设备不存在绝缘件局放、尖端放电、异物等现象，可能的原因是屏蔽罩松动产生振动。

2.3 筒体振动情况测量

该站550kV GIS在工程设计阶段已使用专用软件对各处导电杆的固有频率进行了计算分析，理论上不存在共振的可能；但可能存在螺栓未完全紧固的情况，导致导电杆固有频率变化，接近100Hz，此时在频率为100Hz的电动力作用下，有可能产生共振，并通过盆式绝缘子、支柱绝缘子等结构传递至筒体，使筒体也产生频率为100Hz的振动。

为确认筒体是否存在100Hz的振动现象，并得到该处及A相相邻部位筒体的振动位移，使用北京东方振动与噪声研究所研制的INV3018C智能信号采集分析处理仪对筒体的振动情况进行测量。

使用振动分析仪分别对8个测点进行测量，测量结果显示，II母A相端部处振动位移最大，相邻母线的振动位移呈递减趋势，隔离开关动端及相邻母线处振动位移很小；可见异响部位筒体存在振动，最大幅值谱对应的频率分别为300Hz、500Hz、600Hz、1700Hz，不存在100Hz的频率，同时振动位移很小（最大55.7μm），可以排除共振现象，也即导电杆不存在100Hz附近的固有频率。

针对上述测量结果，提出以下结论：

1）设备Ⅱ母A相端头处存在异常声响，本站共有六处相同结构，其余五处均无声响，根据理论计算和实测结果，可以判断未出现共振现象，导电杆结构设计是合理的。

2）根据局放测试结果，可排除绝缘件、尖端、异物等放电的可能性；比较可能的原因是内部屏蔽罩松动，振动产生异响。

3 现场解体检查

为了进一步确定异响原因是否为内部屏蔽罩松动、振动产生。需要对Ⅱ母A相端头处进行解体检查。

1）拆开盖板后发现，上端屏蔽罩有力矩线，且校核力矩合格。但下端固定屏蔽的M16螺栓未发现力矩线，经校核发现力矩值未达到要求的110N.M，力矩扳手转动60°后才达到要求值。

2）下端屏蔽过渡块上M16钢丝螺套尾端丝扣被螺栓顶出，螺栓拆卸后端部螺纹损坏。拆出屏蔽和过渡块后，在外部模拟恢复此处螺栓装配发现螺栓端头被翘起的钢丝螺套顶住。

3）下端屏蔽罩与平垫、屏蔽罩与过渡块接触部位均有磨损现象。而上端屏蔽罩此两处无磨损现象。将发到现场的新屏蔽罩装配，上110N.M力矩，拆出后比较发现与上端屏蔽罩痕迹相似，无磨损现象。

4）检查此处L型导体，用手用力晃动导体无松动现象，且用内窥镜观察导体与盆式绝缘子固定处螺栓力矩线，发现螺栓无松动。

4 原因分析及结论

综上所述，致使筒体振动的原因分析如下：

1）螺栓紧固未达到要求的力矩值。

2）螺纹孔钢丝螺套尾端翘起，顶住了螺栓端头，弹垫未能压紧。

以上2点共同导致屏蔽罩松动，在电动力作用下，屏蔽罩振动，发出异响，并引起导体、筒体振动。

作者简介

魏魏（1984—），女，毕业于南阳理工学院，本科学历。长期从事GIS产品质量控制工作。

徐伏刚（1983—），男，毕业于黄河科技大学，本科学历。毕业后一直从事GIS现场安装指导工作，从长期的工作中总结了GIS现场安装质量控制要点和方法。