GIS中绝缘子放电事故的分析和处理

王绍辉 刘峰 路继伟

（河南平芝高压开关有限公司，河南平顶山 467000）

GIS中绝缘子放电事故的分析和处理

王绍辉 刘峰 路继伟

（河南平芝高压开关有限公司，河南平顶山 467000）

气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）因具有占地面积小、安全性能高、维护工作量小等优点，在电力系统中得到了广泛应用。但是，一旦出现事故，停电影响范围大，查找故障点和检修都很困难。基于此，针对一次GIS放电故障进行分析和处理，为设计和运维人员面对类似问题提供解决思路。

绝缘子放电；GIS；事故

1 事故的发生和初步判断

2013年8 月某日，广东某运行中的126kV气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）突然发生主变间隔断路器跳闸，运行人员查见录波图1：①A-B相先发生相间短路放电（标示为A）；②约3/4周波后，发展为包括C相的3相对地短路放电（标示为B）；③约1.5周波后C相事故消除（标示为C）；④再1/4周波后A、B相事故消除（标示为D）。检查GIS主变间隔各气室的SF6气体压力、湿度和分解物，发现线路隔离开关气室SO2含量285μL/L（规程注意值3μL/L），确定该气室发生短路放电，见附图2。

图1 录波图

图2 GIS主变间隔气室发生短路放电

2 解体调查

事故后不要进行分、合闸操作，SF6气体回收到0.05MPa（方便存储和运输），让部品保持放电故障时的原始状态返回制造厂，最有利于调查放电原因。首先，一般产品都实施了严格的生产管理和规范的运行维护，但是表1的常规项目检查仍然必不可少。其次，制造厂编写拆解流程图和对应的检查项目表（力矩校核、尺寸检查、异物收集等），供用户确认后实施拆解。

表1常规项目检查表

正如故障时的初步判断结果一样，本次放电起因的隔离开关A-B相绝缘子因击穿而破裂，扩大为三相对地放电，并在三相绝缘子之间和壳体上均留下烧蚀痕迹。在拍照、尺寸复测、做标记和异物收集等完成后，将部品拆解为零部件并按标记顺序摆放。

3 原因分析

绝缘子的沿面放电一般由各种附在表面的异物（金属屑、灰尘、油脂等）引起［1］，而本次防电造成了绝缘子破裂，因此原因调查重点在绝缘子的内部缺陷方面。

绝缘子在使用中承受A-B相间电压，并在开关分合闸时传递机构的扭转力矩，内部电场击穿和机械应力破坏都可能引起绝缘子的破裂。

3.1 电场强度调查

重新进行电场强度计算，计算结果如图3所示，最大场强21.64kV/mm，满足设计规范要求（小于28kV/mm）。

图3 电场强度

3.2 机械强度调查

图纸要求的扭曲破坏力矩＞3 000N·m，实际使用中的扭曲力矩约20N·m（＜1%），用2件同批次绝缘子进行了扭曲破坏试验，证明有充分的机械设计裕度。

3.3 绝缘树脂材料的调查

3.3.1 玻璃化转化温度（Tg）测定。破裂绝缘子的玻璃转化温度Tg值151.84℃（基准值：＞140℃），确定Tg值远高于GIS温升上限（115℃）。

3.3.2 填充材料比例的测定。使用破裂的绝缘子碎片，将环氧树脂成分烧掉，测量了填充材料的含有率为62.128%（理论值：63.52%±3%），确定材料配比正确。

3.4 绝缘子破裂断面的分析

对于放电而破裂的A-B相间绝缘件的放电痕迹进行了详细调查，调查结果如下：①绝缘子和GIS制造中的检查和试验都符合标准要求，GIS运行初期的局放检查也没有发现异常，但是经过多年的运行和操作，B相电极产生了剥离而成为放电的起点；②B相电极放电起点部的微小裂纹为贝壳状，推断为运行电压下产生了微小局部放电并持续电侵蚀的结果，从B相电极附近向A相电极方向缓慢进展，然后到达A相导致全路的绝缘破坏，树脂的断面可看出，以放射状形态向外侧延伸，造成了绝缘件的破坏；③电极和树脂呈现出几乎整体剥离的情况，推测电极表面的粘接强度不足，树脂和电极的粘接工序为碱洗、涂抹粘接剂、硬化；④碱洗工序是去除表面粘接阻碍物的弱边界层（氧化层和油脂等），对粘接力起主导作用，可以认为该碱洗处理液不充分是引发这次不合格现象即电极发生剥离的主要原因。

4 结论

因绝缘子制造不良而造成GIS放电的概率较低，在GIS设备中放电电弧侵蚀所破坏的范围往往较大，需要仔细观察、对比和分析，从放电烧蚀的许多痕迹中找到放电起点的蛛丝马迹。目前，绝缘件制造厂和GIS制造厂所采用的检查和试验的仪器和方法，仍然有无法完全发现的制造缺陷，电场设计裕度、电极表面的粗糙度和洁净度（决定了粘接强度）、树脂材料的异物控制，以及GIS装配过程的防尘控制，仍然是设计和制造中需要关注的重点。

［1］汤何美子.基于特高频法的GIS局部放电典型缺陷类型放电特性的研究［D］.济南：山东大学，2013.

Analysis and Treatment of Insulator Discharge Accident in GIS

Wang ShaohuiLiu FengLu Jiwei
（Henan Pingzhi High Voltage Switch Co.Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

Gas insulated metal enclosed switchgear(GIS)has the advantages of small occupied area,high safety per⁃formance,small maintenance workload,it has been widely used in the power system.But once an accident occurs,the power cut scope,it is difficult to find the point of failure and repair.Based on this,the analysis and processing of a GIS discharge fault was analyzed and handled,to provide solutions for the design and operation and maintenance per⁃sonnel to solve similar issues.

insulator discharge；GIS；accident

TM711

A

1003-5168（2016）10-0154-02

2016-09-15

王绍辉（1976-），男，助理工程师，研究方向：高压电气。