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一起110kV﹢GIS盆式絕緣子故障分析及防范措施

文檔作者：王飛風(fēng)1 黃金劍1 張默迪2 黎華3 文檔來(lái)源： 1廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院 2國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司 3廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司賀州供電局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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一起110kV GIS盆式絕緣子故障分析及防范措施
王飛風(fēng)1黃金劍1張默迪2黎華3
(1廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院廣西南寧530023
2國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司山東濱州256600
3廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司賀州供電局廣西賀州5428001
摘要GIS內(nèi)部空間極為有限，工作場(chǎng)強(qiáng)很高且絕緣裕度相對(duì)較小，一旦出現(xiàn)絕緣缺陷，極易造成設(shè)備故障，影響電網(wǎng)安
全運(yùn)行。在GIS設(shè)備絕緣故障中盆式絕緣子閃絡(luò)故障占的比例較大。結(jié)合220kV某站發(fā)生的一起盆式絕緣子沿面放電造成的
GIS設(shè)備故障案例。通過(guò)查找后臺(tái)機(jī)保護(hù)動(dòng)作信息、對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量、解體檢查確定故障點(diǎn)和故障類型。分析盆式絕
緣子故障導(dǎo)致GIS內(nèi)部閃絡(luò)事故的原因及防范措施。
關(guān)鍵詞GIS設(shè)備盆式絕緣子故障分析
中圖分類號(hào)：TM85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2016)01—031—02
氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear，
簡(jiǎn)稱GIS)是把斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、母線等全
部封裝在金屬罐體內(nèi)．罐內(nèi)充有一定壓力的SF6氣體并接
地。由于GIS是以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)。且設(shè)備封裝在罐
內(nèi)，大大減小了絕緣距離，受外部環(huán)境影響小。可靠性高。在
城市、空間狹小的水電站以及在山區(qū)沿海等惡劣環(huán)境下GIS
得到了廣泛使用?．
盆式絕緣子作為GIS中的重要部件．起支撐導(dǎo)體．隔離
氣室和電氣絕緣等作用。然而．盆式絕緣子也是GIS絕緣中
一個(gè)很薄弱的環(huán)節(jié)：①盆式絕緣子特殊的結(jié)構(gòu)，存在表面電
場(chǎng)畸變和局部電場(chǎng)集中：②沿面放電電壓往往比SF6氣體和
絕緣子本體擊穿電壓小得多，容易發(fā)生沿面放電閃絡(luò)．最終
導(dǎo)致絕緣子擊穿。以往GIS設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生過(guò)多起盆
式絕緣子閃絡(luò)故障[2引。
本文針對(duì)220kV某站發(fā)生的一起因盆式絕緣子沿面放
電造成的GIS設(shè)備故障的案例．淺析因GIS盆式絕緣子導(dǎo)致
GIS內(nèi)部閃絡(luò)事故的原因及防范措施．
1 故障介紹及解體檢查
事件前運(yùn)行方式：2號(hào)主變110kV側(cè)102開關(guān)、110kV
江上線109開關(guān)掛110kVⅡ號(hào)母線運(yùn)行：110kV江口II線
103開關(guān)、1lOkV江臨線105開關(guān)掛1lOkV I號(hào)母線運(yùn)行；母
聯(lián)100開關(guān)運(yùn)行：I號(hào)主變檢修狀態(tài)：35kV I、Ⅱ段母線檢修
狀態(tài)。1lOkV母線保護(hù)按正常方式投入。
1lOkV母線保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)(Ⅱ母小差)動(dòng)作。跳開江
口站110kV母聯(lián)100開關(guān)、2號(hào)主變中壓側(cè)102開關(guān)、110kV
江上線109開關(guān)。
圖1(a)為某站江上線線路間隔實(shí)物圖，圖1(b)為江上
線路線間隔、母線及母聯(lián)間隔一次接線圖。接地短路故障發(fā)
生后，并不能直接找到故障點(diǎn)，需要對(duì)設(shè)備作相關(guān)試驗(yàn)，采用
排除法找到故障部位。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查及故障錄波分析．事件發(fā)生時(shí)江El站llOkV
Ⅱ母母線保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生C相單相接地，最大故障電流
江上線母聯(lián)
(b)
圖1 (a)某站局部GIS設(shè)備布局圖(b)事故間隔一次接線圖
13．92A(一次值3341A)，故障持續(xù)時(shí)間67ms。110kV母線保
護(hù)裝置Ⅱ母小差差動(dòng)保護(hù)(定值4．25A)動(dòng)作，經(jīng)25ms后分
別跳開110kV母聯(lián)100開關(guān)、2號(hào)主變中壓側(cè)102開關(guān)、
110kV江上線109開關(guān)。
現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試．發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在109間
隔．對(duì)故障設(shè)備解體檢查發(fā)現(xiàn)．故障發(fā)生部位是1092刀閘與
1091刀閘氣室之間的氣室隔離絕緣子．如圖2所示。發(fā)生擊
穿部位是面向1092氣室側(cè)的絕緣子．而面向1091氣室側(cè)絕
緣子表面有輕微放電痕跡。
圖3為故障絕緣子，從放電痕跡來(lái)看，A、C相發(fā)生相間
短路和接地短路。檢查1092刀閘氣室動(dòng)側(cè)盆式絕緣子，盆式
絕緣子C相附近有明顯且較長(zhǎng)的裂紋通道．沿通道有明顯
的盆式絕緣子碎片脫落痕跡。盆式絕緣子A、C相附近有大
面積碳化發(fā)黑痕跡．盆式絕緣子1092側(cè)與1091側(cè)中有明顯
的裂紋．檢查1091刀閘氣室其他絕緣件和觸頭無(wú)其它異常。
對(duì)與動(dòng)側(cè)盆式絕緣子相連的三相導(dǎo)體進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)。A、C相
導(dǎo)體屏蔽沿面有電弧燒蝕痕跡，其中C相嚴(yán)重．A相次之；B
相導(dǎo)體無(wú)異常。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)燒損的氣室的罐體及盆式絕緣子進(jìn)行
更換．更換完后．對(duì)1091刀閘及1092刀閘氣室進(jìn)行相關(guān)的
試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均無(wú)異常后，氣室投入使用。
2設(shè)備故障分析及措施
基金項(xiàng)目：廣西電網(wǎng)科技項(xiàng)目(K—GX2014—006)
作者簡(jiǎn)介：王飛鳳(1987一)，男，江西永新人，工學(xué)碩士，助理x-{r．師，研究方向?yàn)檫^(guò)電壓與絕緣技術(shù)。
萬(wàn)方數(shù)據(jù) 2016．N0．1．O
圖2 1092刀閘氣室故障位置圖3故障盆式絕緣子
位于隔離開關(guān)動(dòng)側(cè)盆式絕緣子
2．1故障分析
由于盆式絕緣子在罐體內(nèi)部．與戶外絕緣子有所不同，
基本避免了由污穢引起閃絡(luò)放電故障．受外界條件影響非常
小．下面主要從盆式絕緣子本身材料．安裝環(huán)境，澆筑工藝幾
個(gè)方面分析：
(1)材料方面的原因。由環(huán)氧樹脂澆注而成的盆式絕緣
子在氣室內(nèi)起到支撐導(dǎo)電體的作用．所以在氣室內(nèi)部發(fā)生故
障時(shí)導(dǎo)電體一般會(huì)沿著盆式絕緣子表面對(duì)外殼進(jìn)行放電(具
體是否盆式絕緣子材料存在問(wèn)題待試驗(yàn)后確定)。
(2)安裝前盆式絕緣子存放環(huán)境不佳，環(huán)境濕度過(guò)大(環(huán)
境濕度不宜大于80％)。造成絕緣子吸附水份，安裝前未重新
進(jìn)行吸收比及局部放電等試驗(yàn)，就進(jìn)行安裝。固體絕緣介質(zhì)
吸附水份后會(huì)在表面形成水膜．造成沿面電壓分布不均勻．
使閃絡(luò)電壓低于純空氣間隙的擊穿電壓。
(3)盆式絕緣子在澆筑時(shí)，有可能內(nèi)部會(huì)有微小的氣泡
存在．出廠檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)均合格。但在投運(yùn)后由于
長(zhǎng)期處于高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)。氣泡會(huì)對(duì)周圍的電場(chǎng)分布造成
影響。氣泡周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度高于其他部位，造成氣泡內(nèi)部發(fā)
生碳化現(xiàn)象。碳化又使電場(chǎng)分布情況進(jìn)一步惡化，致使碳化
范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。最終導(dǎo)致盆式絕緣子絕緣受損，發(fā)生閃絡(luò)
放電。
對(duì)于上述存在的幾種原因做進(jìn)一步的分析．以確定此次
故障發(fā)生的主要原因：
(1)在現(xiàn)場(chǎng)拆除同一批次．同一型號(hào)的盆式絕緣子返廠
進(jìn)行X射線、例行水壓、檢漏以及耐壓局放等試驗(yàn)，試驗(yàn)均
順利通過(guò)．因此初步排除盆式絕緣子因質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致此次故
障發(fā)生的可能性。
(2)盆式絕緣子在突然的撞擊等外力作用下可能產(chǎn)生裂
紋。現(xiàn)場(chǎng)檢查盆式絕緣子的裂紋狀態(tài)．發(fā)現(xiàn)盆式絕緣子裂紋
從嵌件根部向盆式絕緣子邊緣發(fā)展。該盆式絕緣子位于隔離
開關(guān)動(dòng)側(cè)．隔離開關(guān)在動(dòng)作過(guò)程中若出現(xiàn)對(duì)中不良，則會(huì)加
劇盆式絕緣子在應(yīng)力作用下裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展。
根據(jù)上述分析．隔離開關(guān)動(dòng)側(cè)盆式絕緣子故障發(fā)生原因
是在裝配應(yīng)力、溫度應(yīng)力等綜合作用下。在長(zhǎng)期的運(yùn)行操作
中．使得盆式絕緣子出現(xiàn)裂紋并發(fā)展．裂紋沿面長(zhǎng)時(shí)間局部
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放電．導(dǎo)致盆式絕緣絕子裂紋兩側(cè)碎裂，最終造成隔離開關(guān)
絕緣故障．
2．2措施
盆式絕緣子無(wú)論是在外力或裝配應(yīng)力等綜合作用下產(chǎn)
生裂紋．還是由于盆式絕緣子本身的氣隙、夾雜等制造缺陷，
其造成故障都有一定的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)都要經(jīng)歷：缺陷一局
部放電一絕緣故障。因此．可根據(jù)局部放電的特征對(duì)故障進(jìn)
行預(yù)防。為避免同類事故再次發(fā)生，根據(jù)本次盆式絕緣子故
障發(fā)生的原因．可采取相應(yīng)措施：
(1)檢查隔離開關(guān)合閘阻力大小。隔離開關(guān)操作過(guò)程中，
其合閘時(shí)阻力最大。檢查合閘阻力大小，確保隔離開關(guān)動(dòng)靜
側(cè)盆式絕緣子不受到異常外力作用。在設(shè)備停電檢修狀態(tài)
下．利用手動(dòng)工裝、手動(dòng)合閘隔離開關(guān)，利用數(shù)顯力矩檢查合
閘瞬間力矩大小。隔離開關(guān)合閘力矩應(yīng)不大于140Nm。如若
在檢查過(guò)程中出現(xiàn)大于上述標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)予以檢修。
(2)定期進(jìn)行局部放電檢測(cè)。利用超聲波、超高頻等方法
定期對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行局部放電檢測(cè)．并在一定周期內(nèi)對(duì)檢測(cè)
數(shù)值進(jìn)行比對(duì)。對(duì)于比對(duì)后數(shù)值穩(wěn)定的可適當(dāng)放大檢測(cè)周
期。建議至少每年應(yīng)進(jìn)行一次檢測(cè)。
(3)SF6絕緣故障特征氣體檢測(cè)。定期對(duì)各氣室進(jìn)行SF6
絕緣故障特征氣體檢測(cè)，關(guān)注SF6氣體數(shù)據(jù)的變化，在分析
當(dāng)次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)．還需著眼于歷史數(shù)據(jù)的比對(duì)．從數(shù)據(jù)
變化趨勢(shì)判斷設(shè)備運(yùn)行情況，盡早發(fā)現(xiàn)缺陷。
3結(jié)論
本文主要對(duì)220kV某站GIS盆式絕緣子故障原因進(jìn)行
了分析并提出了防范措旌：
(1)通過(guò)對(duì)故障盆式絕緣子和同一批次、同一型號(hào)的盆
式絕緣子進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)．試驗(yàn)均順利通過(guò)．排除了盆式絕緣
子由于質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致此次故障發(fā)生的可能性。
(2)現(xiàn)場(chǎng)檢查故障盆式絕緣子裂紋情況，根據(jù)盆式絕緣
子裂紋從嵌件根部向盆式絕緣子邊緣發(fā)展．認(rèn)定盆式絕緣子
的故障原因主要是隔離開關(guān)動(dòng)側(cè)盆式絕緣子在裝配應(yīng)力、溫
度應(yīng)力等綜合作用下，在長(zhǎng)期的運(yùn)行操作中．使得盆式絕緣
子出現(xiàn)裂紋缺陷并發(fā)展．裂紋在電壓作用下發(fā)生局部放電．
導(dǎo)致盆式絕緣絕子裂紋兩側(cè)碎裂．最終造成隔離開關(guān)絕緣故
障。
(3)供電局在13常維護(hù)工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行中的GIS設(shè)
備進(jìn)行局部放電和SF6氣體檢測(cè)．及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患或缺
陷。確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
1邱毓昌．GIS裝置及其絕緣技術(shù)．北京：水利電力出版社．1994
2 國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部．高壓開關(guān)設(shè)備典型故障案例匯編
(2006—2010年),2012
3 白曉萍．李娟，尹茂華．盆式絕緣子擊穿分析及防范措施．高壓電器．
2013。49(10)
¨¨“‘’[11__“”IIll__。”I¨√??·“’??“’¨¨__-·‘“III一’’?¨_·”II 囝圃什么是碳稅?
Carbontax_碳稅是指針對(duì)二氧化碳排放所征收的稅。它以環(huán)境保護(hù)為目的，希望通過(guò)削減二氧化碳排放來(lái)減緩全球變暖。

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