一起500kV GIS隔离刀闸气室放电原因分析及处理方法

一起 500kV GIS 隔离刀闸气室放电原因分析及处理方法

刘巍

国 能 大渡河检修安装有限公司

摘要：气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear，GIS）以其结构紧凑、占地空间小、维护工作简单、运行可靠性高、故障率低、经济性较好等优点在电力系统中得到广发应用。本文以某电站一起500kV GIS隔离开关气室放电故障为例，从故障原因分析、处置措施及处理流程等方面进行了详细的介绍。为此类事故的处理提供借鉴，为GIS设备的运行维护积累经验。

关键词：GIS 隔离开关 气室放电 处理方法

1 事故概况

2018年04月29日，某水电站500kV GIS D05间隔50052G DS分闸操作时，A相气室发生放电故障。2018年05月09日，该电站500kV GIS D03间隔50041G DS分闸操作时B相气室发生放电故障。其中两次放电均在隔离开关进行分闸操作过程中发生，EDS壳体上游电弧漂移造成的闪络痕迹。

隔离开关内部放电痕迹

2 故障原因分析

打开隔离开关气室观察孔，观察气室内部，吸附剂挡板未脱落，排除吸附剂挡板脱落造成故障。由于故障均在隔离开关分闸操作过程中发生对地闪络，分析原因为隔离开关在分闸过程中端口位置小概率的发生端口重击穿，重击穿中产生的VFTO（特别快速暂态过电压）过电压超过了隔离开关此条件下的DS重击穿燃弧时的对地绝缘水平，因而发生对地闪络故障。

故障产生示意图

DS在关合、开断小电容电流的操作过程中，会发生数十次甚至上百次的重燃而产生VFTO，其电压特性峰值可超过2.0pu（898kV=550×√2×√3×2）。DS触头部分移动过程中，电弧从断口弧触头移动到屏蔽罩，移动到屏蔽罩的电弧产生高电场，并引起对壳体接地击穿。

3 处理措施

根据实际故障发生情况，结合设备生产厂家意见，决定对原500kV GIS DS动静触头设计进行改善，通过改善设计可将DS分闸时产生的电弧限制在特定的区域，确保不会产生飘逸行成高电场造成接地击穿故障。

1. 结构改善

原结构图： 改善后结构图：

2. 电场改善

VFTO 最大电场（计算）：断口距离80mm VFTO 最大电场（计算）：断口距离50mm

VFTO 最大电场（计算）：电场值28.6kV/mm VFTO 最大电场（计算）：电场值28.5kV/mm

3. 电弧改善

电场最大电弧值：20.1kV/mm 电场最大电弧值：4.2kV/mm

通过结构改善，较好的限制了电弧的飘逸，确保动触头对静触头的电弧不会产生高电场，从而避免放电、击穿等现象发生。

4 处理流程

根据上述事故原因分析及处理方案，检修人员编制了500kV GIS隔离刀闸现场检修及试验方案，并联系设备厂家第一时间到达施工现场，同时要求设备厂家将处理需要的设备、材料、工器具、人员等所必需品配备齐全。

4.1 隔离开关装置内部现场更换步骤

（1）更换前准备工作:人员防护服、吸尘器、安装用专业工器具、塑料薄膜、SF6气体回收装置、电阻测试仪等辅助设备和工器具。

（2）办理停电检修工作票，对作业现场进行安全文明施工布置，做好相应防护措施。

（3）拆除需要更换的隔离开关装置三相联动装置，拆除时注意确认机构相本体与机构分合闸位置一致性。

（4）使用SF6气体回收装置回收隔离开关装置气室气体，严禁将气体直接排放空气中。

（5） 拆解隔离开关装置上的ES驱动装置和隔离开关装置上的DS驱动装置，拆解下的驱动装置用塑料薄膜、气泡垫包裹，包装保护到位，防止磕碰和受。

（6）更换DS驱动装置上的DS动触头装置，更换时注意保护绝缘拉杆和动触头，不能磕碰。

(7)拆除隔离开关装置内部的连接导体,拆除隔离开关装置内部的静触头装置，更换新的静触头装置,静触头装置整体更换。

（8）更换完成后，恢复运行时的结构及隔离开关三相联动装置，检查机构动作正常，分合到位。

（9）对更换了动静触头的隔离开关气室进行抽真空处理，对各气室气密性检查合格后，对气室充气到额定压力，其余降压气室补气至额定压力。

4.2 隔离开关处理后试验

（1）微水测试：对隔离开关更换所涉及的气室充气至额定压力后，静置24h后进行微水测试，试验数据符合相关标准、规范要求。

（2）气密性检测：用SF6气体检测仪检测，未发现漏气现象。

（3）回路电阻试验：回路电阻测试数据与设备出厂试验报告数据无明显差别，数据合格。

（4）EDS装置动作特性试验：试验数据满足要求。

（5）交流耐压试验：在试验过程中隔离开关工作正常，未发生放电据传现象。

5 结束语

GIS电气设备发生内部放电故障，故障轻则发生闪络，严重时导致壳体炸裂。此类事故发生将严重影响电站的送电效率，并且处理周期长，处理技术要求高。为防止同类事故发生，对同类型的GIS隔离开关、接地开关进行隐患排查，同时加强GIS设备巡回检查力度，检查气室压力，局部放电在线监测数据等，并定期对设备进行检修维护工作，保证设备正常运行。

参考文献：

1. Q/CDT107001-2005，电力设备交接和预防性试验规程[S].

2. 45-DLT618-2011，气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程[S].

3. 侯俊宏.一起500kV GIS隔离开关内部放电故障分析及处理[J].四川水利,2017(06):31-33.

4. 黄丽娇，苏东青.一起136kV GIS内部放电故障分析及处理[J].海峡科学，2012（08）：87-88.