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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1 黃金劍1 張默迪2 黎華3 文檔來源： 1廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院 2國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司 3廣西電網(wǎng)有限責任公司賀州供電局		點擊數(shù)：	更新時間： 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1黃金劍1張默迪2黎華3
(1廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院廣西南寧530023
2國網(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)有限責任公司賀州供電局廣西賀州5428001
摘要GIS內部空間極為有限，工作場強很高且絕緣裕度相對較小，一旦出現(xiàn)絕緣缺陷，極易造成設備故障，影響電網(wǎng)安
全運行。在GIS設備絕緣故障中盆式絕緣子閃絡故障占的比例較大。結合220kV某站發(fā)生的一起盆式絕緣子沿面放電造成的
GIS設備故障案例。通過查找后臺機保護動作信息、對設備進行絕緣電阻測量、解體檢查確定故障點和故障類型。分析盆式絕
緣子故障導致GIS內部閃絡事故的原因及防范措施。
關鍵詞GIS設備盆式絕緣子故障分析
中圖分類號：TM85 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2016)01—031—02
氣體絕緣金屬封閉開關設備(Gas Insulated Switchgear，
簡稱GIS)是把斷路器、隔離開關、互感器、避雷器、母線等全
部封裝在金屬罐體內．罐內充有一定壓力的SF6氣體并接
地。由于GIS是以SF6氣體作為絕緣介質。且設備封裝在罐
內，大大減小了絕緣距離，受外部環(huán)境影響小?？煽啃愿?。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
一個很薄弱的環(huán)節(jié)：①盆式絕緣子特殊的結構，存在表面電
場畸變和局部電場集中：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．最終
導致絕緣子擊穿。以往GIS設備在運行過程中發(fā)生過多起盆
式絕緣子閃絡故障[2引。
本文針對220kV某站發(fā)生的一起因盆式絕緣子沿面放
電造成的GIS設備故障的案例．淺析因GIS盆式絕緣子導致
GIS內部閃絡事故的原因及防范措施．
1 故障介紹及解體檢查
事件前運行方式：2號主變110kV側102開關、110kV
江上線109開關掛110kVⅡ號母線運行：110kV江口II線
103開關、1lOkV江臨線105開關掛1lOkV I號母線運行；母
聯(lián)100開關運行：I號主變檢修狀態(tài)：35kV I、Ⅱ段母線檢修
狀態(tài)。1lOkV母線保護按正常方式投入。
1lOkV母線保護裝置差動保護(Ⅱ母小差)動作。跳開江
口站110kV母聯(lián)100開關、2號主變中壓側102開關、110kV
江上線109開關。
圖1(a)為某站江上線線路間隔實物圖，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，需要對設備作相關試驗，采用
排除法找到故障部位。
經(jīng)現(xiàn)場檢查及故障錄波分析．事件發(fā)生時江El站llOkV
Ⅱ母母線保護范圍內發(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)時間67ms。110kV母線保
護裝置Ⅱ母小差差動保護(定值4．25A)動作，經(jīng)25ms后分
別跳開110kV母聯(lián)100開關、2號主變中壓側102開關、
110kV江上線109開關。
現(xiàn)場對設備進行絕緣電阻測試．發(fā)現(xiàn)故障點在109間
隔．對故障設備解體檢查發(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氣室側的絕緣子．而面向1091氣室側絕
緣子表面有輕微放電痕跡。
圖3為故障絕緣子，從放電痕跡來看，A、C相發(fā)生相間
短路和接地短路。檢查1092刀閘氣室動側盆式絕緣子，盆式
絕緣子C相附近有明顯且較長的裂紋通道．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側與1091側中有明顯
的裂紋．檢查1091刀閘氣室其他絕緣件和觸頭無其它異常。
對與動側盆式絕緣子相連的三相導體進行檢查發(fā)現(xiàn)。A、C相
導體屏蔽沿面有電弧燒蝕痕跡，其中C相嚴重．A相次之；B
相導體無異?！，F(xiàn)場對燒損的氣室的罐體及盆式絕緣子進行
更換．更換完后．對1091刀閘及1092刀閘氣室進行相關的
試驗，試驗結果均無異常后，氣室投入使用。
2設備故障分析及措施
基金項目：廣西電網(wǎng)科技項目(K—GX2014—006)
作者簡介：王飛鳳(1987一)，男，江西永新人，工學碩士，助理x-{r．師，研究方向為過電壓與絕緣技術。
萬方數(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
位于隔離開關動側盆式絕緣子
2．1故障分析
由于盆式絕緣子在罐體內部．與戶外絕緣子有所不同，
基本避免了由污穢引起閃絡放電故障．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
子在氣室內起到支撐導電體的作用．所以在氣室內部發(fā)生故
障時導電體一般會沿著盆式絕緣子表面對外殼進行放電(具
體是否盆式絕緣子材料存在問題待試驗后確定)。
(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
進行吸收比及局部放電等試驗，就進行安裝。固體絕緣介質
吸附水份后會在表面形成水膜．造成沿面電壓分布不均勻．
使閃絡電壓低于純空氣間隙的擊穿電壓。
(3)盆式絕緣子在澆筑時，有可能內部會有微小的氣泡
存在．出廠檢測及現(xiàn)場試驗時數(shù)據(jù)均合格。但在投運后由于
長期處于高電壓、強電場內。氣泡會對周圍的電場分布造成
影響。氣泡周圍的電場強度高于其他部位，造成氣泡內部發(fā)
生碳化現(xiàn)象。碳化又使電場分布情況進一步惡化，致使碳化
范圍進一步擴大。最終導致盆式絕緣子絕緣受損，發(fā)生閃絡
放電。
對于上述存在的幾種原因做進一步的分析．以確定此次
故障發(fā)生的主要原因：
(1)在現(xiàn)場拆除同一批次．同一型號的盆式絕緣子返廠
進行X射線、例行水壓、檢漏以及耐壓局放等試驗，試驗均
順利通過．因此初步排除盆式絕緣子因質量問題導致此次故
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?，F(xiàn)場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
開關動側．隔離開關在動作過程中若出現(xiàn)對中不良，則會加
劇盆式絕緣子在應力作用下裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展。
根據(jù)上述分析．隔離開關動側盆式絕緣子故障發(fā)生原因
是在裝配應力、溫度應力等綜合作用下。在長期的運行操作
中．使得盆式絕緣子出現(xiàn)裂紋并發(fā)展．裂紋沿面長時間局部
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放電．導致盆式絕緣絕子裂紋兩側碎裂，最終造成隔離開關
絕緣故障．
2．2措施
盆式絕緣子無論是在外力或裝配應力等綜合作用下產(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程。一般來說都要經(jīng)歷：缺陷一局
部放電一絕緣故障。因此．可根據(jù)局部放電的特征對故障進
行預防。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．可采取相應措施：
(1)檢查隔離開關合閘阻力大小。隔離開關操作過程中，
其合閘時阻力最大。檢查合閘阻力大小，確保隔離開關動靜
側盆式絕緣子不受到異常外力作用。在設備停電檢修狀態(tài)
下．利用手動工裝、手動合閘隔離開關，利用數(shù)顯力矩檢查合
閘瞬間力矩大小。隔離開關合閘力矩應不大于140Nm。如若
在檢查過程中出現(xiàn)大于上述標準的，應予以檢修。
(2)定期進行局部放電檢測。利用超聲波、超高頻等方法
定期對GIS設備進行局部放電檢測．并在一定周期內對檢測
數(shù)值進行比對。對于比對后數(shù)值穩(wěn)定的可適當放大檢測周
期。建議至少每年應進行一次檢測。
(3)SF6絕緣故障特征氣體檢測。定期對各氣室進行SF6
絕緣故障特征氣體檢測，關注SF6氣體數(shù)據(jù)的變化，在分析
當次試驗數(shù)據(jù)的同時．還需著眼于歷史數(shù)據(jù)的比對．從數(shù)據(jù)
變化趨勢判斷設備運行情況，盡早發(fā)現(xiàn)缺陷。
3結論
本文主要對220kV某站GIS盆式絕緣子故障原因進行
了分析并提出了防范措旌：
(1)通過對故障盆式絕緣子和同一批次、同一型號的盆
式絕緣子進行相關試驗．試驗均順利通過．排除了盆式絕緣
子由于質量問題導致此次故障發(fā)生的可能性。
(2)現(xiàn)場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．認定盆式絕緣子
的故障原因主要是隔離開關動側盆式絕緣子在裝配應力、溫
度應力等綜合作用下，在長期的運行操作中．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．
導致盆式絕緣絕子裂紋兩側碎裂．最終造成隔離開關絕緣故
障。
(3)供電局在13常維護工作中應加強對運行中的GIS設
備進行局部放電和SF6氣體檢測．及早發(fā)現(xiàn)設備隱患或缺
陷。確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
參考文獻
1邱毓昌．GIS裝置及其絕緣技術．北京：水利電力出版社．1994
2 國家電網(wǎng)公司運維檢修部．高壓開關設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_碳稅是指針對二氧化碳排放所征收的稅。它以環(huán)境保護為目的，希望通過削減二氧化碳排放來減緩全球變暖。

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