- 頭條GIS交流耐壓試驗盆式絕緣子閃絡的原因及防范措施2019-06-27 作者：李錦輝 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語廈門瑞駿電力監理咨詢有限公司的研究人員李錦輝，在2018年第9期《電氣技術》雜志上撰文指出，GIS在運輸過程、安裝環境、安裝工藝等不利因素的影響下，在最后交流耐壓試驗中偶爾會發生絕緣性能故障，分析其安裝過程的各方面影響因素和防范措施，可以減少或避免由于GIS安裝的影響造成交流耐壓試驗中出現盆式絕緣子的閃絡事故。本文結合廈門110kV某變電站在GIS交流耐壓試驗中發生的一起盆式絕緣子表面閃絡事故的案例,通過對試驗過程、故障點查找、現場解體檢查、現場處理等步驟的研討，根據現有的相關專業規范、標準。分析GIS安裝調試過程中導致盆式絕緣子發生閃絡的原因，總結出在進行GIS安裝過程的防范措施，為日后變電站GIS安裝過程提供了參考依據。
GIS又稱全封閉式組合電器，是將母線、斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器及進出線套管等設備封裝在接地的金屬殼體內，組合成一個整體裝置。
GIS因其可靠性與安全性好、安裝與維護工作量少、占地面積小等優點，在近幾年的110kV及以上變電站建設中，得到較為廣泛的應用[1]。盆式絕緣子在GIS連接母線中，起著隔離氣室、支撐導體及絕緣的作用，也是GIS絕緣中較為薄弱的環節。
1 GIS交流耐壓試驗過程
廈門110kV某變電站工程在GIS安裝完成后，經過主回路電阻測量、絕緣電阻測量、SF6氣體微水測試、氣體密封性試驗、斷路器機械特性試驗等常規試驗合格，GIS內（隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等）的其他特性試驗全部合格后，進行整體工頻交流耐壓試驗。
根據GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》之13.0.6交流耐壓試驗，應符合下列規定：“試驗程序和方法，應按產品技術條件或現行行業標準《氣體絕緣封閉開關設備現場耐壓及絕緣試驗導則》DL/T555的有關規定執行，試驗電壓值應為出廠試驗電壓的80%”[2]。該GIS出廠試驗電壓為275kV，因此按規范要求現場老練試驗電壓值為84kV（5min）和145kV（3min），交流耐壓試驗電壓值為220kV。
A、B兩相通過相電壓84kV老練5min，線電壓145kV老練3min，220kV對地耐壓試驗1min，說明A、B兩相交流耐壓試驗通過。而C相通過了相電壓84kV老練5min，線電壓145kV老練3min，再進行220kV對地耐壓試驗1min時，當升壓至136kV發生放電現象時，為確定故障點位置，重新對C相進行升壓試驗，第二次升壓至100kV放電，第三次升壓至92kV放電，斷開E01間隔（1#主變進線間隔）Q9隔離開關，甩掉Q9隔離開關至出線套管部分，再次對C相進行220kV耐壓試驗通過。說明故障點在E01間隔Q9隔離開關至出線套管之間。
2 現場檢查
在發生放電現象后，對現場疑似故障氣室SF6氣體回收完成，拆下出線套管和捌角SD10112單元，經檢查放電位置在E01間隔出線套管下方捌角SD10112單元的盆式絕緣子處，如圖1所示。經過仔細檢查盆式絕緣子表面有閃絡痕跡，但無結構損傷，如圖2所示。
圖1 GIS故障點位置照片
圖2 故障盆式絕緣子表面閃絡痕跡照片
3 原因分析
3.1 工廠制造過程排查
檢查生產安裝和出廠試驗記錄，E01間隔SD10112單元在出廠試驗時一次性通過耐壓試驗，并且局放量小于2pC，因此車間裝配工藝出問題的可能性非常小。
3.2 運輸過程排查
GIS廠址到變電站的距離約40km，且路途平坦，設備到場進行驗收時，未發現屏蔽罩損壞或移位的問題，且沖撞記錄儀中的最大數據小于產品技術文件的要求，因此可排除運輸造成問題的可能性。
3.3 現場安裝排查
1）現場安裝環境排查
（1）當時E01間隔安裝在7月份，施工現場環境濕度為50%～60%之間，根據GB 50147—2010《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規范》之第5.2.7條：GIS元件的安裝應在制造廠技術人員指導下按產品技術文件要求進行，并應符合下列要求：“裝配工作應在無風沙、無雨雪、空氣相對濕度小于80%的條件下進行，并采取防塵、防潮措施”[3]。
施工現場的濕度滿足上述規定要求，因此不存在該氣室打開對接時造成盆式絕緣子吸附水分，而引起盆式絕緣子的閃絡。
（2）E01間隔SD10112單元閃絡的絕緣子為現場安裝面，E01間隔出線套管不在GIS室，而是在1#主變室，沒有封閉施工，周圍存在粉塵較多，人員在走動時會帶動粉塵飛揚，現場對接時粉塵或者其他小異物可能進入該氣室內部，附著在盆式絕緣子表面上積存，使電壓分布不均衡，從而引起盆式絕緣子表面發生閃絡。
2）現場安裝工藝影響排查
（1）對接導電桿時工藝不過關，造成金屬部件摩擦，使金屬粉末落入盆式絕緣子表面，而盆式絕緣子清潔時沒有完全徹底的清理干凈，造成雜質在盆式絕緣子表面堆積，降低盆式絕緣子的閃絡電壓值，發生閃絡。
（2）對接完成后，對該氣室進行抽真空，檢查抽真空記錄表，真空度達到32Pa時并保持12h，真空度沒有降低，因此真空度滿足規范要求，說明該氣室密封性較好。不存在使空氣中的水份通過漏點進入該氣室內部，造成盆式絕緣子的含水量過高，使之表面形成水膜，降低絕緣子的沿面閃絡電壓值，造成盆式絕緣子閃絡放電。
（3）檢查該氣室SF6氣體壓力值為0.68MPa，滿足GIS廠家技術文件要求，并且SF6氣體含水量小于250◆L/L，符合GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》之13.0.5測量六氟化硫氣體含水量，應符合下列規定：“有電弧分解的隔室，應小于250◆L/L；無電弧分解的隔室，應小于250◆L/L；氣體含水量的測量應在封閉式組合電器充氣24h后進行”。因此，不存在因該氣室SF6氣體微水問題而使盆式絕緣子表面發生閃絡。
綜上所述，現場出現閃絡的原因可能是：①現場對接時粉塵或者其他小異物進入氣室內部；②現場對接導電桿時，造成金屬部件摩擦，使金屬粉末落入盆式絕緣子表面。
4 現場處理
對1#主變室的環境衛生進行清掃，經檢查盆式絕緣子僅表面燒黑無結構破壞，現場采用打磨表面的方法進行修復，打磨后經檢查其表面和新絕緣子無差異，處理完成后，安裝捌角SD10112單元和出線套管，擰緊法蘭螺栓，對拆開的氣室進行抽真空、重新充SF6氣體及微水測試，對現場檢查時拆開的法蘭面重新做氣體密封試驗，試驗合格后重新進行交流耐壓試驗。
5 防范措施
1）加強GIS運輸過程監測
運輸時GIS充SF6氣體至微正壓，在GIS上安裝沖撞記錄儀，加強GIS運輸過程的監測。
2）GIS進場驗收
GIS進場后，組織相關人員進行開箱驗收檢查，并做好開箱檢查記錄。檢查GIS從出廠到變電站運輸過程的設備損傷狀況。
3）控制SF6氣體含水量、純度及氣室密封性
根據Q/GDW 11447—2015《10kV—500kV輸變電設備交接試驗規程》之19.2.1規定：“SF6新氣到貨后，充入設備前對氣瓶的抽檢應從每批次中進行，抽檢比例參考見表1，其他每瓶只測定含水量”[4]。
在對SF6新氣含水量和純度檢測合格后，方可向GIS氣室內充SF6氣體至0.1MPa，在SF6氣體充入GIS內靜置24h后，根據Q/GDW 11447—2015《10kV—500kV輸變電設備交接試驗規程》之19.2.5規定：“交接時SF6氣體的試驗項目、開展要求和標準見表2”。
表1 SF6新到氣瓶抽檢比例參考比例
表2 SF6氣體的交接試驗項目和標準要求
測量斷路器SF6氣體含水量小于150◆L/L、其他氣室小于250◆L/L和純度大于99.9%后，可繼續向GIS氣室充SF6氣體至額定壓力值。在充氣24h后且操動試驗后進行氣室密封性試驗，檢漏儀不報警，則該氣室密封性完好。
4）保持現場安裝環境干凈
安裝前，檢查GIS室內部環境清潔，不能因為趕工，而在土建部分沒有完工的情況下進行GIS安裝。在安裝GIS時，水泥地面容易起塵，使GIS周圍產生粉塵，應提前在GIS室地面進行一層環氧樹脂地坪漆施工，保持地面清潔。
5）控制現場安裝環境濕度和粉塵
GIS安裝時應選擇晴朗、氣溫較高的天氣進行，空氣相對濕度應小于80%。每日安裝前進行GIS室內衛生清理，安裝時無關人員不能進入現場，安裝人員要佩戴頭帽和鞋套，防止粉塵或其他雜質帶入氣室內。在安裝現場懸掛溫濕度計和粉塵測試儀時，監測現場安裝環境的濕度及粉塵量。
6）熟悉安裝工藝，提高現場安裝質量
GIS組裝前，應先檢查導電桿、盆式絕緣子表面有無生銹、氧化物、無劃痕及凹凸不平，若有，則對其表面有毛刺、氧化層和劃痕部位采用砂紙進行處理平整，并用丙酮進行清洗干凈，減小接觸電阻，減少放電現象。對盆式絕緣子采用吸塵器進行清掃，并選用酒精擦拭干凈[5]。對接法蘭處的密封圈應更換，用無毛紙蘸酒精擦洗密封圈后并涂密封膠。法蘭對接后，連接螺栓按產品技術文件要求使用力矩扳手進行緊固。
結論
通過以上分析，GIS進行交流耐壓試驗時，盆式絕緣子發生閃絡放電主要受現場安裝環境和安裝工藝的影響比較大。在GIS安裝前，組織好GIS驗收工作，及時發現設備損傷情況；在GIS安裝中，要控制好氣室真空度、SF6氣體含水量、安裝面清潔度、氣室密封性等方面；安裝后，做好SF6氣體微水和氣室壓力值監測。
做好以上各項措施，基本上可以避免GIS交流耐壓試驗時盆式絕緣子發生閃絡事故。
