某变电站220kVGIS设备耐压击穿排查分析

某变电站220kV GIS设备耐压击穿排查
分析
某变电站的220kVGIS设备，在现场拼装试验合格后，将对该设备进行交流耐压试验。

一、设备参数及耐压试验流程
1.1设备参数
某开关有限公司型号XX-252，额定电压252kV，额定频率50Hz，额定气体压力0.6MPa，耐受交流电压值460kV，弹簧型式操作机构。

根据中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG1205019-2018《电力设备交接验收规程》，设备在SF6气体达到额定压力下所有常规测试试验结果为合格，交流耐压值为出厂值的100%（即交流耐压值对地为460kV），在交流耐压试验的同时进行超声局部放电检测，检测结果应无异常超声波信号；耐压试验前后的绝缘电阻值应无明显差异。

1.2耐压试验流程
1.2.1 220kVGIS 2M、6M母线设备A、B、C相设备分别通过耐压试验及局放测试。

加压部位由#2主变变高间隔进线套管头加压，包括220kV GIS 2M、6M母线设备、220kV从某乙线间隔等，详见220kV GIS 2M、6M母线设备耐压示意图红色粗体部分，如图1-1。

图1-1 设备耐压示意图
1.2.2耐压顺序：
分别对220kVGIS 2M、6M母线A相、B相、C相进行耐压及局放测试。

顺利通过A相耐压，随后对B相进行试验，步骤如下：
1）耐压前绝缘电阻测量，数据为8400兆欧；
2）按图1所示操作开关及刀闸的状态，使其满足试验条件，将试验电压升到145.5kV(252kV/√3)（最高运行相电压），保持5min，对设备进行第一阶段老练电压试验，顺利通过；
3）将试验电压升到252kV（最高运行相电压），保持3min，对设备进行第二阶段老练电压试验，顺利通过；
4）将试验电压升到460kV（100%出厂耐压值）并开始计时，在大约15秒时间之后，听到放电声后电压直接降为零；
5）随后进行绝缘电阻测量，数据为6850兆欧。

表1-1：设备绝缘电阻耐压前后对比表
二、过程分析
2.1超声波局放测试信号分析
交流耐压试验的同时进行超声波故障定位局放放电信号检测，220kV从某乙
线间隔B相，2M刀闸CT气室与开关气室之间的绝缘盆子附近超声波信号传感器
幅值最大，附近传感器有信号，但比较弱，怀疑为该绝缘盆子有放电击穿现象。

2.2可疑信号气室绝缘电阻复测
再次用兆欧表分别对从某乙线B相设备不同状态下进行绝缘测试，放电击穿
后可疑信号气室绝缘电阻绝缘电阻恢复正常。

2.3从某乙线开关气室解体检查
从某乙线开关间隔动作次数分别A相584次/B相576次/C相569次。

随后
开盖进一步检查，情况如下：
1）A相，耐压通过，有点粉末，不多。

2）B相，金属粉末较多，绝缘盘有放电现象，检查CT侧绝缘盘，开关小室，有少量粉末，未通过耐压。

3）C相，有粉末，有编织物，未进行耐压。

分别采取三相开关金属粉末进行化验送检，化验结果如下：
1）A相分合闸：大部分为铝屑（占比约为80%）、少量氟化物（因量少，无
法确定具体成分）；
2）B相分合闸1：大部分为铝屑（80%）、少量氟化物（因量少，不能确定
金属，有可能是氟化铝）；
3）B相分合闸2：大部分为铝屑（80%）、少量氟化物（因量少，不能确定
金属，有可能是氟化铝）；
4）B相绝缘盆子：大部分为铝屑（60~70%）、少量氟化物（因量少，不能确
定金属，有可能是氟化铝）；
5）C相分合闸：主要为三氟化铝，疑似放电产物；
6）C相纤维丝：表面粘附物为三氟化铝，纤维丝本身是有机物（主要元素为碳、氧），无法确定具体成分。

下一步，我们将重新对从某乙线开关间隔进行开关特性测试，具体操作如下：
1）重新对从某乙线开关气室抽真空注入SG6气体，按照工序流程完成气室
气体成分分析及密封性试验等常规检修试验操作；
2）重新对从某乙线开关进行分合开关各200次，完成试验后重新解体检查，目的为分析各相的金属粉末来源。

对已完成220kV GIS从某乙线间隔的A、B、C三相断路器分合各200次操作
并开盖解体检查。

检查发现结果如下：
从某乙线开关三相开关断开下方均有金属粉末，现场将其解体，发现分合
700次的开关呈现较多粉末。

初步怀疑形成粉末较多的原因为压气缸内壁不正常，导向不够润滑，轴承没对中正确。

再次把分合200次后的从某乙线开关金属粉末化验，化验结果和第一次化验
结果一致。

三、原因分析
3.1结构组成
1、GIS断路器由灭弧室、传动机构室、操动机构组成，传动机构室部分由传动连杆、拐臂、轴销、绝缘拉杆组成。

传动顺序为：操动机构→传动连杆→拐臂→轴销→绝缘拉杆→动触头。

2、断路器分合闸是由机构带动灭弧室内多个元件传动、配合实现的，而传动与配合必然要形成运动副，运动副间运动磨擦必然要产生一定的碎屑、粉尘，属于断路器固有的特性；根据断路器内元件使用材料，各运动副运动磨擦产生的磨合碎屑主要成分应为Fe、Al、Cu、Si、Ag 等元素。

3.2原因分析
1、本次从某乙线开关检查发现的粉末杂质主要是厂内200 次机械操作后的二次清理没有清理到位以及现场安装调试继续操作产生。

2、从检查结果分析，从某乙线开关B 相产生粉末杂质相比A、C 相较多，粉末杂质在气流作用下落于盆式绝缘子表面后导致盆式绝缘子发生沿面闪络。

四、后续工作
1）结合本次对从某乙线开关气室检查发现有金属粉末的出现，我们还对某GIS断路器进行全面检查，发现该问题为家族性普遍存在的缺陷。

综上所述，设备要求返厂处理，于2019年1月完成ZFW20-252(L)六氟化硫封闭式组合电器型式试验，3月进行样机试验，设备于同年6月并网运行。

2）故障查找方式方法应科学全面分析，本次发现检查中总结如下：
1、交流试验方法及流程应规范，符合南网规程要求执行；
2、交流耐压试验过程应同步进行超高频或超声波局放测试，故障定位在线检查；
3、当故障发生时，应采取物理、化学等多方式渠道（气体组成分析、绝缘电阻测试、局放信号、金属粉末化学成分）检测，精确定位故障点后科学排查。

3）本文仅对本次设备及过程带来分析，采取了其他条件理想化的前提，未免有所疏漏，未来将加强学习。

参考文献：
（1）电气装置安装工程电气设备交接试验标准。

中国计划出版社。

2016
（2）气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则。

中华人民共和国国家发展和改革委员会。

2004
（3）中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG1205019-2018《电力设备交接验收规程》。