浅谈220kV GIS内部放电故障分析及应对措施

[摘 要]本文主要以220V GIS设备可能发生的故障为内容，同时具体讲述设备出现故障后的诊断方法以及检查过程，深入分析发生故障的具体原因，同时在具体使用过程中总结出一些具体处理方法，以保证设备的平稳运行。

[关键词]GIS 设备 内部放电 原因分析 应对措施

中图分类号：F252.82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0354-01

引言

SF6气体绝缘全封闭组合电器 （以下简称 GIS ）是变电站设备中不可或缺的一部分，因为其体积非常小、手外界影响弱、稳定性高、检修简单、后期维护工作量小等优点，所以被大量使用在供电企业，而我国是从20世纪80年代开始GIS设备的研发，近年来取得了飞速的发展[1-3]。

GIS设备的大力发展的同时，越来越越多的企业选择使用该设备，而因为其市场使用量的逐渐增大，所以其整体发生故障的概率在逐年上升，尤其产生的一些问题非常严重，也影响了供电的数量和质量，比如当该设备发生了事故后，由于寻找出现故障的位置比较论难，在修复上所耗费的时间比较长，导致供电中断，给人们的生产和生活带来了巨大的不便。因此，深入研究GIS设备的故障诊断和排除，分析发生故障的具体原因，是我国面临非常严峻的形势。结合一起 220 kV GIS 设备内部放电故障，讲述具体的故障排除过程，并且深入深入分析诊断试验和解体检查两个方向来分析故障发生的原因，并且总结出处理方法，保证设备的正常运行。

1 故障概述

我市区某变电站220 kVGIS1A母线出现母差保护动作，其中1B、2B 号母线有母差保护动作生产，并且在母线路段中连接的各项开关受到影响后，都出现了开关跳闸，为了保证线路的正常运转，我公司及时安排工作人员进行现场检测。

2 故障检查及处理

2.1 保护检查情况

经过了检查，排除故障之后保护正确工作。故障出现之后，保护人员根据发生故障的具置和原因进行诊断，诊断发生故障的母线位置，因1A、1B 号母线均跳闸，初步分析是1号母线的分段位置出现了设备故障。

2.2 诊断试验情况

在发生故障以后，现场人员对设备进行了全面的检查，检查发现，设备表面无异常情况，设备的接地线与外壳均未发现放电痕迹与烧蚀现象，所有功能均正常。

此外，试验人员对设备的进气室进行检查，通过试验分析母线200A、以及母联 200B等开关室内发现有SO2气体，其他开关室并未有故障气体，而在检查到刀闸气室时 发现同样存在SO2故障气体，其他部位无异常情况。分析研究后，试验人员对于试验结果得出如下结论：

故障出现后断路器在开断短路电流之后，气室内的SF6气体在电弧的作用之下会产生一定程度的SO2，此时进行分解物的具体检测，因为其产生的SO2气体并没有被完全的吸收或者发生反应，所以此时浓度会比较高，而在类似的测试中反应出 10～100 μL/L 的情况；根据本次发生故障的情况，初步认定为故障位置在 21F-A 刀闸气室。

2.3 设备解体检查情况

将 21F-A母线的分刀闸气室盖板打开之后发现，C相导体处于绝缘子一端的部分出现炸裂现象，如图 1 所示。

A、B两相的绝缘子表面会被熏黑，有明显的放电现象导致的烧蚀痕迹。炸裂之后的绝缘子碎片在放电过程中会演变成白色粉末状固体分布在母线筒底部。三相导体在绝缘子周围的部分都出现了一定程度上的烧蚀现象。

2.4 故障处理

为了保证负荷持续稳定供应之下，工程技术人员可以根据现场具体情况，依据调度命令，将1B号母线重新连接使用，1A号母线所带线路转2A母线持续连接使用。将发生故障的绝缘体，擦拭导体与绝缘盆，同时检查并且清洁保证气室连通。完成上述操作之后，继续恢复所有线路的运行。

3 原因分析

3.1 故障发展过程

根据解体检查过程可以得出，分析发生故障的保护动作过程，深入分析其发生了故障的过程是：220 kV GIS 21F-A 气室内C 相导体支持绝缘子在导电过程中发生了炸裂现象，使得C相导体出现了对地燃弧，造成短路接地现象，同时在放电的瞬间会有大量的气体产生，同时产生的粉末致使气室内绝缘效果极度下降，单相接电容易发生短路。

3.2 故障原因分析

发生故障时的天气非常好，整个变电站周围环境都不存在雷电等恶劣自然条件；220 kV GIS所在的区域没有进行任何动作，与 220 kV GIS连接的设备部分也没有进行操作，所以基本排除雷电反应以及操作不当所引起的突然放电现象。从发生炸裂的现象来看，放电母线与支柱绝缘子的结合处出现了比较大的缺陷，经过了对于其内部应力以及机械影响的深入研究，不断消除可能存在的内部缺陷，造成局部放电现象的更加严重，最终导致炸裂现象的发生，造成了系统的故障。

导电绝缘子与嵌件的结合处发生问题的因素主要有如下两点。

1）制作过程存在的内部缺陷。

我国经过了几十年的发展，绝缘子的生产和制造技术非常成熟，但是经过大量实践得出，还是会出现一定比例的不合格品，主要表现在内部有气泡、嵌件绝缘子与导体结合部位出现了间隙等等。GIS生产企业的检验标准比较严格，通常会使用探伤或者耐压试验，此时能够检查出大部分的内部缺陷，但是还是会有部分质量问题无法检测。探伤可以检测出绝缘子内部是否存在较为严重的裂纹或者较大气泡，而对于质量问题不明显的部分则检验结果也不明确；耐压实现对于轻微的质量缺陷的检验也有一定的局限性，按照 DL/T 617―2010《气体绝缘金属封闭开关设备技术条件》第 7.2.8 条规定，在 1.2 倍相电压（即 175 kV）下检测绝缘子的局部放量是否小于3pc，如果符合则认定为产品合格。也就是说，如果绝缘子出现了轻微的质量问题，这种方法是很难检测出来的。

2）运输、安装时造成的质量缺陷。

产品生产完成之后，必然会通过运输抵达安装地点，而运输过程会因为道路状况或者死机操作状况使得绝缘子受到冲击力，造成内部结构出现较为裂纹。现场安装过程中，因为工人素质较低，且安装方式可能存在问题，导致绝缘子与嵌件的结合处出现轻微裂纹，而技术人员难以发现。综合上述两个方面，绝缘子在运输、安装过程中容易造成绝缘子出现故障的现象。

4 应对措施

提高运输水平，加强管理，避免在运输过程中发生任何的意外与颠簸，安装过程中也要时刻关注，监视可能发生的一切异常现象，防止在运输过程发生较为严重的震动和颠簸造成绝缘子的损伤。制定符合实际情况的安装工艺和方案，提高安装质量。

提高出厂试验水平，GIS出厂试验时，除了按照规定要求的，还要在1.2倍相电压下进行局部检测，同时要根据情况进行老练试验和耐压试验，同时要时刻关注试验中发生的变化情况。带电检测工作，还要进行与本次生产型号、结构完全相同的产品进行普通检测，还要对整个母线气室进行三相气室的重点试验和检测。

5 结语

由于目前使用GIS设备的数量急剧增加，根据220 kV GIS内部设备存在的一些放电性故障，经过深入的诊断和分析，同时根据试验结果和实践经验总结出绝缘子与嵌件结合处发生故障的主要原因，同时总结出切实可行的处理措施。还要从设备的运输、工艺、安装等方面进行管理，以提高设备的工作效率，降低故障发生率。

参考文献：

[1]黄丽娇，青.一起126kV GIS内部放电故障分析及处理[J].海峡科学. 2012（08）

[2]黄丽娇，青.126kV GIS内部放电故障分析与处理[J].电工技术. 2012（09）