110kV旱塘变电站GIS盆式绝缘子闪络事故原因分析及预防措施

110kV旱塘变电站GIS盆式绝缘子闪络

事故原因分析及预防措施

罗传胜（南宁供电局） 谢植彪（广西电力试验研究院）

摘要：2008年6月25日凌晨3时22分，广西电网公司南宁供电局110kV旱塘变电站＃1主变压器差动保护动作，110kV石井旱线103开关、＃1主变10kV 901开关跳闸，110kV旱塘变电站全站失压。通过分析认为，悬浮微粒或污染物进入故障盆式绝缘子内侧根部区域，改变了气室内部的空间电场分布，导致局部电场发生畸变，最终由悬浮微粒或污染物引导盆式绝缘子中心导体沿面对外壳放电。 关键词：GIS 盆式绝缘子 闪络 一、引言

气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS) 由于可靠性高、运行时不受外部自然条件影响、不需经常性检修，且占地面积小，可做成户内、地下布置，因此近年来在国内变电站中被广泛采用。但是，如果设计、制造、安装、运行、维护不当出现事故，将造成停电范围大，检修困难。

本文援引110kV旱塘变电站＃1主变压器差动保护动作，110kV石井旱线103开关、＃1主变10kV 901开关跳闸，从而对该110kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)进行故障检查、处理的案例，分析了故障原因，找到了防范措施。 二、事故概况

第 1 页 共 9 页

110kV旱塘变电站是广西电网公司南宁供电局2007年9月18日投产的一座GIS变电站，其110kV GIS是河南平高电气股份有限公司生产的ZF12-126（L）型组合电器。

2008年6月25日3时22分， 110kV旱塘变电站＃1主变压器差动保护动作，110kV石井旱线103开关、＃1主变10kV 901开关跳闸，110kV旱塘变电站全站失压。

事故发生时，旱塘变电站110kV侧为单线单变方式运行，其一次主接线如图1所示。

石井旱线01511033710338103181033015181031031110kV ＃1M10347103481034 ＃1主变1010

图1 事故发生时旱塘变电站110kV侧主接线运行方式图 事故发生后，检查该站110kV GIS室，发现110kV石井旱线避雷器计数器有动作记录，其中，A相计数器动作1次，B、C相计数器各动作2次；GIS室其他设备直观上未发现异常。调阅该站控制室

第 2 页 共 9 页

继电保护设备运行记录发现，＃1主变压器差动保护动作时间为2008年6月25日3时22分04秒。 三、故障点的查找及确认 3.1 故障点的查找分析

①事故发生后，旱塘变电站＃1主变压器差动保护动作，110kV石井旱线103开关跳闸，而由石井旱线相连的石西变电站、沙井变电站未受事故影响，110kV石井旱线仍然带电，因此，首先怀疑故障点位于旱塘变电站＃1主变压器及110kVⅠ段母线区域。

②调阅石西变电站故障录波图，显示故障相为C相，故障电流波形幅值达到12.17A（CT变比为1200:5），即C相短路电流峰值接近3kA．

③在旱塘变电站＃1主变压器高压侧出线与GIS室的连接部，对＃1主变压器及GIS室1034刀闸、110kVⅠ段母线进行绝缘电阻测试，发现C相对地绝缘电阻仅约为1MΩ，远小于A相、B相的测试值（约500MΩ）。

④甩开旱塘变电站＃1主变压器高压侧出线与GIS室的连接，在GIS进线套管的连接部对GIS室1034刀闸及110kVⅠ段母线进行绝缘电阻测试，发现C相对地绝缘电阻值远小于A相和B相。

⑤拉开1034刀闸，对GIS进线套管气室进行绝缘电阻测试，测得C相对地绝缘电阻仅为1.75 MΩ，而A相对地绝缘电阻为560MΩ，B相对地绝缘电阻为0 MΩ，这说明旱塘变电站＃1主变压器侧GIS进线C相气室存在高阻接地故障。绝缘电阻测试结果与石西变电站

第 3 页 共 9 页

故障录波图相吻合。

石井旱线01511033710338103181033015181031031110kV ＃1M10347103481034第一次绝缘电阻测试范围第三次绝缘电阻测试范围第二次绝缘电阻测试范围 ＃1主变1010

图2 通过绝缘电阻测试定位旱塘变电站GIS内部故障点

3.2 故障点的最终确认

事故发生后，对旱塘变电站110kV GIS室内110kVⅠ段母线及103间隔所有气室进行SF6气体分解物成份含量测试，结果如表1所示。测试表明，旱塘变电站＃1主变压器侧GIS进线气室内二氧化硫含量严重超标（SO2含量合格标准为 ≤10μL/L），其他气室未发现异常。

表1 旱塘变电站110kV GIS设备气室SF6气体分解物成份含量测试

结果

第 4 页 共 9 页

序气室位置编号 号 1 ＃1主变压器侧GIS进线气室 2 3 4 5 6 7 110kVⅠ段母线气室 1034刀闸气室 103开关气室 1031刀闸气室 1033刀闸气室 103线路侧气室 62.58 5.74 2.75 4.38 5.50 5.65 4.00 SO2含量（μL/L） 故障气室基本明确后，打开旱塘变电站＃1主变压器侧GIS进线气室，发现＃1主变压器出线C相套管与GIS三相共箱筒连接盆式绝缘子内侧部分区域被烧黑，绝缘子中心导体上有灼伤痕迹，如图3所示。

图3 故障盆式绝缘子的燃弧痕迹

四、事故分析及结论

第 5 页 共 9 页

4.1 闪络绝缘子燃弧痕迹的分析

从拆解下来的GIS盆式绝缘子的燃弧痕迹上分析，此次事故中，燃弧起于绝缘子内侧根部，且是弧道电阻较大的沿面闪络，不是绝缘介质（SF6气体）直接击穿引起的故障；闪络盆式绝缘子上无击穿点，因而绝缘子本身也没有出现贯穿性击穿。据此，推断该盆式绝缘子的闪络路径应如图4所示。

7.7cm中心导体约9.5cm闪络路径

图4 旱塘变电站GIS盆式绝缘子闪络路径示意图

由图4可知，正常情形下，气室内电场集中点应在绝缘子的内凸缘和屏蔽罩两端面的交界处，该处的曲率半径最小，电场不均匀程度最高，然而，此次GIS盆式绝缘子闪络燃弧弧根并非起于该位置，而是由绝缘子内侧根部开始发展，沿面对外壳放电。再考虑到旱塘变电站＃1主变压器侧GIS进线气室内设备三相具有平衡的绝缘水平，此次事故的故障点有明显特征。 4.2 雷击与此次事故的相关性分析

事故发生当夜为雷雨天气；事故后对GIS室进行检视时，发现

第 6 页 共 9 页

110kV石井旱线避雷器计数器有动作记录。然而，查阅广西雷电探测分析系统，并未发现2008年6月25日3时21分40秒到22分04秒时段内在石井旱线沿线及旱塘变电站附近区域有落雷记录；同时，事故当日石井旱线及旱塘变电站内亦未发现落雷点。因此认为，石井旱线避雷器计数器的动作记录与本次GIS盆式绝缘子闪络事故呈现较弱的相关性。

4.3 闪络绝缘子是否存在品质问题的分析

取拆解下来的盆式绝缘子进行绝缘电阻测试，在未对该绝缘子进行任何人工清理的情况下（事故中产生的部分固体残留物因不能紧密附着在绝缘子内表面，已在拆解及搬运绝缘子过程中飘失），测得其中心导体对地绝缘电阻为1300 MΩ；在对绝缘子内表面进行简单清理后（用酒精擦除闪络后灼黑痕迹），测得其中心导体对地绝缘电阻为00 MΩ．这说明绝缘子整体绝缘性能在事故后恢复良好，绝缘子本身不存在品质问题。 4.4 结论

综合上述几点，在基本排除外部过电压及绝缘子本身品质问题的情况下，结合故障盆式绝缘子的燃弧痕迹进行分析认为，悬浮微粒或污染物进入故障盆式绝缘子内侧根部区域，改变了气室内部的空间电场分布，导致局部电场发生畸变，最终由悬浮微粒或污染物引导盆式绝缘子中心导体沿面对外壳放电，致使事故发生。

五、经验与教训

第 7 页 共 9 页

①加强新GIS设备施工期间的安装监督工作，特别是现场安装环境、内部导电回路连接、GIS内部清洁、各气室密封面的处理等，确保密封良好，避免在GIS设备内部留下悬浮微粒或污染物。

②在GIS设备交接试验时及运行过程中，应严格依照Q/GXD 126.01－2008 《电力设备交接和预防性试验规程》规定开展各个试验项目。

③加强GIS设备运行过程中的状态预警研究，深入研究SF6成分分析试验，探索GIS设备带电预防性测试的方法、手段。

参考文献：

[1] 《电力设备交接和预防性试验规程》Q/GXD 126.01－2008 [2] 《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》GB05

[3] 《额定电压72.5及以上气体绝缘金属封闭开关设备》GB7674-2008 [4] 《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》DL602-1997

第 8 页 共 9 页

第 9 页 共 9 页