800kVGIS断路器气体绝缘破坏原因分析

时间：2012-06-05 14:21:38

关键字： GIS 断路器绝缘电场

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[导读]摘要：为保证750kV 超高压输变电工程顺利投运和安全运行，排除高压电气设备安装中可能存在的隐患，对800 kV 气体绝缘(GIS) 断路器现场交流耐压试验中发生的气体绝缘破坏原因进行分析，根据检测、分析，逐步排除

摘要：为保证750kV 超高压输变电工程顺利投运和安全运行，排除高压电气设备安装中可能存在的隐患，对800 kV 气体绝缘(GIS) 断路器现场交流耐压试验中发生的气体绝缘破坏原因进行分析，根据检测、分析，逐步排除，认定导电性异物浮游到屏蔽罩表面是造成绝缘破坏的原因，提出制作全密封式防尘棚、完善出厂和现场质量检查工艺及常规试验后分合50 次重新进行内检等措施，以供将来日渐增多的变电站调试和运行维护参考。

0 引言

为保障750 kV 超高压输变电工程的安装调试的质量和验收工作的顺利进行，检验设备运输和安装质量并对新安装电气设备进行现场交接试验是投运前用以检查和判断其能否投入运行、保证设备顺利投运和安全运行的重要技术措施，也是电气装置安装工程中的一个重要环节。气体绝缘(GIS)交流耐压试验能够有效地检查内部导电微粒的存在、绝缘子表面污染及电场严重畸变等故障。本文介绍800 kV GIS断路器现场交流耐压试验时发现的中间屏蔽罩和罐体之间的放电故障，通过检测SF6气体、检查电极外观、异物存在与否及主要配件损伤与否，并进行分析、排除，最终确定绝缘破坏的原因，并制定出今后的预防措施。

1 故障发生过程

对800 kV GIS 断路器交流耐压试验前先进行老练试验，其老练和耐压加压程序为：从零升至462 kV;持续10 min 后升至570 kV;持续3 min 后再升至768 kV，持续1 min。在电压升至462 kV，时间8 min 时，断路器内部发生了放电故障。

2 绝缘破坏位置

绝缘破坏位置发生在断路器中心屏蔽罩下部中间部位和与其最近的断路器罐体(接地)之间具体绝缘破坏位置如图1 所示，绝缘破坏示意如图2 所示。

3 断路器状况

(1)出厂试验:出厂试验全部合格。

(2)到达现场:运输纪录、冲击记录仪(3 G 以下)均良好。

(3)安装：安装对接，内部检查均良好。

(4)常规交接试验：试验数据全部合格，断路器全部操作次数68 次。

(5)保护传动：断路器又进行了25 次分合操作。

(6)交流耐压试验：断路器交流耐压时中间屏蔽罩和罐体之间发生放电。

4 故障原因检测及分析

断路器故障原因检测内容如表1 所示。

(1) 电场强度: 故障屏蔽罩最大电场强度为14.4 kV/mm，在运行电压462 kV 下有很高的余度，不会诱发电场集中的屏蔽罩外观，其表面状态和组装尺寸符合设计要求。因此，可以排除电场强度不足引起故障的可能性。

(2)SF6气体质量: SF6新气安装前进行了10%抽检试验，根据故障发生前后检测气体的结果，SF6气体正常，可以排除SF6气体引起故障的可能性。

(3)主要配件：a.合闸电阻/断口间电容器: 肉眼检查合闸电阻和电容器，没发现异物，故障之后测量的电阻和电容器的结果与最终现场试验结果基本一致，可以排除合闸电阻和断口间电容器引起故障的可能性;b.屏蔽罩: 出厂绝缘试验无异常，故障发生后对屏蔽罩进行了仔细的检查，故障位置之外屏蔽罩的外观良好，固定部位也良好，可以排除屏蔽罩本身引起故障的可能性;c.绝缘件: 经肉眼检查没发现气泡、毛刺以及绝缘破坏的痕迹，可以排除绝缘件引起故障的可能性。

(4) 罐体: 除了绝缘破坏部位，其他部分状态良好。可以排除罐体引起故障的可能性。

(5)异物引起的绝缘破坏：a.内部异物: 检查断路器、驱动部磨损情况，发现轻微磨损，虽然长距离运输有可能产生异物，但是根据冲击记录仪的纪录，都在3 G 以下，并且断路器到达现场之后进行的详细内部检查没有发现异物，可能是断路器操作造成的异物;b.外部异物: 现场检查断路器内部时，有可能异物从外部进入或者检查人员造成的异物，隐藏在电场低的部位(罐体角落或屏蔽罩内侧)，有可能此异物因断路器操作以及气体流动浮游到故障部位引起绝缘破坏。

根据上述分析内容可以得出以下结论：

(1)从绝缘破坏造成的外观现象分析看，故障发生在气体中，导电性异物从罐体底部或者屏蔽罩内侧浮游到屏蔽罩表面电场集中位置引起绝缘破坏的可能性很高;

(2)对导电性异物产生的各种可能性进行的详细分析表明，异物是从断口的定位器磨损处及检查人员对内部检查时从外部带入的，异物隐藏在罐体角落，即电场比较低的部位或者屏蔽罩内侧，经受断路器操作冲击或气体流动浮游到故障部位引起故障的可能性最高;

(3)现场工频耐压试验时，屏蔽罩内的异物在电场的作用下游移引起绝缘破坏。因此，认定故障是由导电性异物浮游到屏蔽罩表面造成的。

5 预防措施

(1)断路器在现场进行内部检查时，现场制作全密封式防尘棚。施工现场不得有扬尘, 地面必须清洁，且地面铺设地板革，然后用吸尘器将棚内的浮灰、尘土清理干净;使用微尘颗粒检测仪对防尘室内的空气洁净度进行检测，要求空气中的微尘颗粒度不大于100 万个(采用微尘颗粒检测仪)。

(2)现场作业人员应尽量少，周围设围栏，无关人员不得进入作业现场。

(3)施工人员进入棚内作业前需全身除尘，并更换作业服后方可进入。

(4)仔细确认检查吸尘器吸气管表面以及所带工具的清洁度。

(5)内部检查时加强内部清理：打开观察窗以及内部检查结束之后，仔细、彻底地清理。

(6)完善出厂及现场质量检查工艺。对可能有异物的断路器内部各部位，即屏蔽罩内外侧、镀银元件、绝缘拉杆内外表面、罐体角落及合闸电阻桶表面等，在安装前进行仔细检查以及清理，排除异物存在的可能性。

(7)现场常规试验合格后，分合断路器50 次，回收气体，重新进行内部检查，最后进行交流耐压及局放试验。