110 kV组合电器局部放电异常原因分析

周开峰，甄 利，梁 爽，崔 猛，冯红卫，张远超

(1.保定供电公司，河北 保定 071000；2.河北省电力公司，石家庄 050021)

1 缺陷情况

2011年10月19日，在对某220 kV变电站进行超高频局部放电带电检测时发现，110 kV组合电器101母联间隔II母线仓内存在局部放电异常信号，通过两点定位法进一步测试，确定在101母联间隔II母线仓内W相附近存在局部放电异常信号。在150间隔进线套管至断路器间分支母线处同样存在局部放电异常信号，在分支母线附近7 m以内空间内也能测到局部放电信号，判断150间隔为外部悬浮放电。

2 现场检查

2.1 设备基本情况

故障设备系山东泰开高压开关有限公司ZF10-126组合电器，2007年6月生产，并于当年11月投运。2009年1月，发生110 kV Ⅰ母线145间隔与113间隔母线气室漏气缺陷。随即解体更换密封胶垫后进行耐压试验，恢复正常。

2.2 现场诊断复测

2011年11月15日邀请多名专家对101间隔、150间隔进行了现场诊断复测。测试结果见表1。

表1 现场测试结果

测试单位名称超高频检测101150超声波检测101150气体成分检测101150XX公司--异常异常正常正常河北省电力科学研究院异常异常异常异常正常正常中国电力科学研究院----正常正常北京电力变电公司异常异常异常异常--北京兴泰学成有限公司异常异常异常异常--

通过超声波测试结果分析，101母联间隔II母线仓内W相附近测出异常超声信号，信号最大峰值为15 mV，100 Hz相关性较强(且强于50 Hz)；超声信号最大值高于背景15倍以上，信号衰减性突出，2 m以上或相邻气室无任何异常信号。据此可判断该位置内部存在局部放电情况。通过超高频测试结果分析，101母联间隔II母线W相附近测到局部放电信号，符合内部放电图谱。气体成分分析均未见异常。

综合超声波和超高频测试结果分析，101母联间隔II母线仓内存在局部放电情况，判断缺陷类型为支撑绝缘子上有异物或内部存在裂纹引起的局部场强过大，导致间歇性放电。

综合150间隔超声波和超高频测试结果分析，其内部信号小于外部信号，外部信号最强处在150间隔空间附近，可判定为外部放电。放电信号幅值较大，若为内部放电应能检测到超声波信号。

2.3 缺陷监测

2011年11月24日，对该站101、150间隔加装了GIS重症监护系统，实时监测组合电器内部局部放电情况发展趋势，等天气条件允许时再进行解体检修。

2011年12月-2012年4月，GIS重症监护系统测试结果显示，150间隔局部放电信号呈减弱趋势，至2月底时局部放电信号已基本为零。101母联间隔II母线处局部放电信号始终存在，且呈增大趋势，但增长幅度较小。定于2012年4月中旬进行解体检查，查找故障点，分析原因，并进行彻底处理。

3 原因分析及缺陷处理

鉴于150间隔局部放电信号减弱至零，确定的方案为对101间隔进行解体检查，恢复后从150间隔进行耐压试验时，观察150间隔局部放电情况，可进一步排除150间隔存在内部局部放电情况。

2012年4月15日，将101母联间隔及II母线停电进行解体。首先外观检查101间隔II母线的9个支柱绝缘子及3个分支圆盘绝缘子的下表面未发现放电痕迹，也未发现有尖端毛刺、连接件松动、屏蔽罩晃动等现象；然后将母联101间隔及其左右相邻的II母线气室内的9个支柱绝缘子全部进行更换，对其进行耐压、局部放电及X射线探伤试验。

X射线探伤试验发现101间隔内W相支柱绝缘子有内部裂纹，其它未见异常，见图1。

图1 支柱绝缘子X射线探伤试验示意

局部放电测试试验发现101间隔内W相支柱绝缘子局部放电量竟达到10 515 pC(标准要求不大于3 pC)。其它支柱绝缘子局部放电量介于1～3 pC，符合标准要求，局部放电曲线见图2。

图2 缺陷支持绝缘子局部放电图片

X射线探伤和局部放电试验表明，101间隔Ⅱ母线气室的W相支柱绝缘子存在内部裂纹缺陷。为检验支柱绝缘子裂纹及局部放电是否为批次问题，又将101间隔两侧共6只支柱绝缘子拆除后进行试验，未发现有裂纹及局部放电超标情况，表明101间隔支柱绝缘子缺陷为个例。在对101间隔盆式绝缘子检查无异常后恢复Ⅱ母线，并将150间隔作为耐压通道。通过在线监测装置观察高压试验时局部放电情况，101、150间隔未发现局部放电异常信号。

绝缘子内部出现裂纹，分析原因为制造过程中环氧树脂与金属部分收缩系数不同，质量控制不良导致内部出现空隙，进而产生局部放电。局部放电会导致绝缘材料腐蚀，进一步发展就会形成树枝状造成放电。本次缺陷绝缘子处于放电初期，尚未造成内部腐蚀，如不及时发现，最终将引起内部闪络，造成母线全停的恶性设备事故。

4 建议

a. 在河北省南部电网系统内，这是首次通过局部放电信号异常发现此类设备缺陷，为组合电器超声波、超高频局部放电检测提供了实践基础。为此，应定期开展组合电器局部放电检测工作，结合迎峰度夏及迎峰度冬工作要求，每年至少进行一次局部放电带电检测，及时发现组合电器内部缺陷。

b. 国家电网公司《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》中要求126 kV及以上GIS用盆式绝缘子应逐只进行工频耐压和局部放电试验。山东泰开绝缘仪器公司规定盆子绝缘子、支柱绝缘子应逐支进行X射线探伤、局部放电试验、工频耐压。为此，建议入厂监造时严把验收关，要求设备生产厂家对绝缘子逐支进行X射线探伤、局部放电试验、工频耐压试验，并提供合格的试验报告。

c. 国家电网公司《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》要求：为便于开展运行中GIS局部放电检测工作，制造厂在产品设计时应考虑在GIS罐体内预设电极。为此，建议新投运组合电器出厂时预设局部放电电极，为组合电器局部放电检测试验手段成熟以后的普及推广作前期准备。

参考文献：

[1] DL/T 596-1996．电力设备预防性试验规[S].

[2] 朱宝森.SF6断路器技能考核培训教材[M].北京:中国电力出版社，2003.