800kV GIS断路器气体绝缘破坏原因分析

学术论文 2017-06-05 15:16:43
  1 800kV GIS的发展现状 
  目前,国内可以生产800kV GIS的制造商有新东北电气公司,西安西电开关电气有限公司(简称西开)和河南平高电气股份有限公司(简称平高)。新东北电气公司2004年与韩国晓星合作,为我国西北地区首个试验示范工程“兰州东―官亭”输变电项目提供了2个间隔800kV GIS,并于2005年9月26日正式投入商业运行,这是国内首套投入运行的800kV GIS。 
  新东北电气公司800kV63kAGIS是在原50kA产品基础上,自主研发的新型63kA级产品。为满足我国后续西北电网750kV交流输变电工程和±800kV特高压直流输电工程的需求,巩固和扩大市场份额,增强产品的市场竞争能力,新东北电气公司于2012年5月开始研制开发具有“完全自主知识产权、独立设计、国产化”的800kV63kAGIS。800kV GIS采用分箱式结构设计,由断路器、隔离开关、检修接地开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、SF6/空气套管等主要元件组成,组成元件为标准化模件,元件接口统一,通用性强,可根据用户需要对各种主接线方式和布置方式进行组合,同时对现有工程的远期扩建也很方便。 
  2 800kV GIS断路器气体绝缘破坏原因分析 
  2.1 故障发生过程 
  对800kV GIS断路器交流耐压试验前先进行老练试验,其老练和耐压加压程序为:从零升至462kV;持续10min后升至570kV;持续3min后再升至768kV,持续1min。在电压升至462kV,时间8min时,断路器内部发生了放电故障。 
  2.2 绝缘破坏位置 
  绝缘破坏位置发生在断路器中心屏蔽罩下部中间部位和与其最近的断路器罐体(接地)之间具体绝缘破坏。 
  2.3 断路器状况 
  (1)出厂试验:出厂试验全部合格。 
  (2)到达现场:运输纪录、冲击记录仪(3G以下)均良好. 
  (3)安装:安装对接,内部检查均良好。 
  (4)常规交接试验:试验数据全部合格,断路器全部操作次数68次。 
  (5)保护传动:断路器又进行了25次分合操作。 
  (6)交流耐压试验:断路器交流耐压时中间屏蔽罩和罐体之间发生放电。 
  3.4 故障原因检测及分析 
  断路器故障原因检测内容如表1所示。 
  (1)电场强度:故障屏蔽罩最大电场强度为14.4kV/mm.在运行电压462kV下有很高的余度.不会诱发电场集中的屏蔽罩外观.其表面状态和组装尺寸符合设计要求。因此.可以排除电场强度不足引起故障的可能性。 
  (2)SF6气体质量:SF6新气安装前进行了10%抽检试验。根据故障发生前后检测气体的结果,SF6气体正常,可以排除SF6气体引起故障的可能性。 
  (3)主要配件:a.合闸电阻/断口间电容器:肉眼检查合闸电阻和电容器.没发现异物.故障之后测量的电阻和电容器的结果与最终现场试验结果基本一致.可以排除合闸电阻和断口间电容器引起故障的可能性:b.屏蔽罩:出厂绝缘试验无异常,故障发生后对屏蔽罩进行了仔细的检查.故障位置之外屏蔽罩的外观良好.固定部位也良好。可以排除屏蔽罩本身引起故障的可能性:c.绝缘件:经肉眼检查没发现气泡、毛刺以及绝缘破坏的痕迹,可以排除绝缘件引起故障的可能性。 
  (4)罐体:除了绝缘破坏部位,其他部分状态良好。可以排除罐体引起故障的可能性。 
  (5)异物引起的绝缘破坏:a.内部异物:检查断路器、驱动部磨损情况.发现轻微磨损.虽然长距离运输有可能产生异物.但是根据冲击记录仪的纪录.都在3G以下.并且断路器到达现场之后进行的详细内部检查没有发现异物.可能是断路器操作造成的异物;b.外部异物:现场检查断路器内部时.有可能异物从外部进入或者检查人员造成的异物.隐藏在电场低的部位(罐体角落或屏蔽罩内侧)。有可能此异物因断路器操作以及气体流动浮游到故障部位引起绝缘破坏。 
  根据上述分析内容可以得出以下结论: 
  (1)从绝缘破坏造成的外观现象分析看,故障发生在气体中.导电性异物从罐体底部或者屏蔽罩内侧浮游到屏蔽罩表面电场集中位置引起绝缘破坏的可能性很高; 
  (2)对导电性异物产生的各种可能性进行的详细分析表明.异物是从断口的定位器磨损处及检查人员对内部检查时从外部带入的.异物隐藏在罐体角落.即电场比较低的部位或者屏蔽罩内侧.经受断路器操作冲击或气体流动浮游到故障部位引起故障的可能性最高; 
  (3)现场丁频耐压试验时,屏蔽罩内的异物在电场的作用下游移引起绝缘破坏。因此.认定故障是由导电性异物浮游到屏蔽罩表面造成的。 
  2.5 预防措施 
  (1)断路器在现场进行内部检查时.现场制作全密封式防尘棚。施工现场不得有扬尘。地面必须清洁.且地面铺设地板革。然后用吸尘器将棚内的浮灰、尘土清理干净;使用微尘颗粒检测仪对防尘室内的空气洁净度进行检测。要求空气中的微尘颗粒度不大于100万个(采用微尘颗粒检测仪)。 
  (2)施工人员进入棚内作业前需全身除尘。并更换作业服后方可进入。 
  (3)现场常规试验合格后,分合断路器50次,回收气体,重新进行内部检查.最后进行交流耐压及局放试验。 
  3 结语 
  随着超高压电网的快速发展.特别是今后西北地区超高压建设工程的不断增多.断路器作为重要电气设备,准确无误做好投运前检查及交接试验工作,是保证其顺利投运和安全稳定运行的关键。
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