漫湾电厂220kVGIS设备母线故障分析及处理

吴劲波，李建刚，蔡红猛

（华能澜沧江股份有限公司漫湾水电厂，云南 临沧 675805）

漫湾电厂220kVGIS设备母线故障分析及处理

吴劲波，李建刚，蔡红猛

（华能澜沧江股份有限公司漫湾水电厂，云南 临沧 675805）

主要阐述了漫湾电厂220kVGIS设备母线故障发生的情况及分析处理过程；故障发生后我们通过零起升流等试验来查找故障的准确位置，经过讨论研究分析故障产生的原因得出处理方案，通过GIS大修彻底对设备存在的缺陷进行处理，保证设备的安全运行。

220kVGIS；故障分析；大修；故障处理；

1 前言

GIS是“气体绝缘开关设备”（GasInsulated Switchgear）的简称，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。GIS设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛应用于高压、超高、特高压领域。

漫湾电厂220kV变电站承担着电厂2、8号机组上网及云南电网220kV下关变、丁家庄变以及新云变等220kV变电站电能输入任务，其配电装置为西安高压开关厂与日本三菱公司联合研制生产220kVGIS设备，属西安高压开关厂第一代220kVGIS设备，该组合电器设备主要包括：SFMT型断路器、252/363-GR/GL型隔离开、252/363-GRE-A型快速接地开关、252/363-GRE型接地开关、KCH-44N型气动操作机构、KCH-44M型气动操作机构、TCH-10型手动操作机构、BS型电流互感器、SU型电压互感器、252-T型氧化锌避雷器、主母线导体、现地控制柜、附属管路和压缩空气供给等设备组成。设备于1994年8月出厂，于1995年6月投入运行。漫湾电厂220kVGIS设备作为220kV变电站的核心设备，其运行状况直接影响到系统的安全稳定运行。

2 故障概述

12月18日00:27:18，220kV母差保护A、B套差动保护动作，220kVⅠ段母线上所带2号主变高压侧断路器202、漫下Ⅰ回线出线断路器232、漫丁Ⅰ回线出线断路器231跳闸，动作至跳闸出口时间为7.5ms，故障设备为Ⅰ母A相。同时漫下Ⅰ回线主二保护纵联距离保护动作,动作时间为99ms，故障测距为0km，故障设备为A相。

保护动作跳闸后，对2号机组各设备及220kVGIS设备外观进行检查，未发现问题。为确定故障点及故障类型，通过零起升压试验，依次对2号发变组、202断路器间隔、220kVⅠ母等一次设备进行检查。07:20当用2号机组带Ⅰ母线进行零起升压试验时，机组电压由10%额定电压升至30%额定电压过程中，现场发现母联断路器212间隔Ⅰ母侧有电弧燃烧声音。

根据零起升压试验过程中现场检查情况，基本可以确定故障点在220kVⅠ母2121隔离开关A相连接处，故障原因为2121隔离开关A相连接Ⅰ母盆式绝缘子击穿。故障点在系统中的位置如图1所示。

图1 故障点

3 开盖检查情况

（1）2121隔离开关A相与Ⅰ母Ⅰ段连接处母线脱落，脱落处母线外壳内管壁有明显电弧灼烧痕迹。

（2）母线导体脱落处接头母线支撑绝缘子烧毁。

（3）Ⅰ母Ⅰ段与2121隔离开关连接盆式绝缘子（三相）、与2901隔离开关连接盆式绝缘子（A相）因电弧、高温损坏。

（4）Ⅰ母Ⅰ段、Ⅱ段连接盆式绝缘子顶部发黑，绝缘子可能损坏。

（5）Ⅰ母212断路器间隔段（15间隔）、母线PT间隔段（14间隔）外壳内管壁绝缘漆因高温脱落。

（6）对220kVGISⅠ母Ⅰ段母线管有怀疑的3个部位的母线管外部进行了渗透检验，未发现裂纹等超标缺陷。

4 原因分析

根据故障现象及开盖检查情况，因为是厂家初期产品，设备设计、制造及安装等方面存在的不足，母线导体与母线连接件连接处间隙过大，开关站与厂房连接振动较大，加之断路器分合振动及多年长期运行，母线导体梅花触头发热、变形、老化松动偏移原位置与外壳绝缘距离不足产生放电现象，最终达到短路跳闸。表1、2为故障气室SF6气体分解产物测定报告和微水检测报告

5 处理方法

（1）母线导体与母线连接件连接处间隙测量，测量方法为：移动母线导体，使其与一侧的导体止位螺钉与导向杆的间隙为0，测量另一侧导体屏蔽罩与止位螺钉中心孔的间隙，对母线导体两端间隙之和大于28mm的必须加垫处理（图2）。

图2 间隙测量

（2）加垫完毕后装复母线导体，将导体调整至两端间隙均衡，对导体两端间隙进行复核，间隙复核合格后安装母线导体锁定螺栓。复检方案的检测方法是通过在极限情况下，测试导电杆端头屏蔽罩与止位螺钉中心之间的间隙，推算出梅花触指的有效接触深度，从而保证可靠接触。

1）主母线导体一侧是盆式绝缘子，另一侧是绝缘支持台

要求：移动母线导体，使其导体一端端头与盆式绝缘子侧梅花触头座的间隙为0，测量另一侧导体屏蔽罩与止位螺钉中心孔的间隙A1，其值应为23±5mm，即18~28mm范围内（图3）。

图3 一侧为盆式绝缘子，另一侧为绝缘支持台

2）主母线导体两侧均为绝缘支持台

要求：移动母线导体，使其与一侧止位螺钉与导向杆的间隙为0，测量另一侧导体屏蔽罩与止位螺钉中心孔的间隙A2，其值应为21±6mm，即15~27mm范围内（图4）。

图4 两侧均为绝缘支持台

图5 测量母线导体间隙（单边）

（3）对母线连接件、分支母线进行检查，接头处无松动、过热迹象，导体表面光滑无毛刺，各接头连接螺栓、定位螺栓紧固。

6 处理过程

由于漫湾电厂220kV开关电站是临沧电网与主网连接的重要通道，故障发生后，临沧电网的负荷功率受限，且安全稳定运行可靠性降低。为尽快恢复220kV开关电站正常运行，于2012年12月28日~2013年1月11日，共计15d进行抢修，对故障损坏设备更换、修复受损设备外，在不影响抢修进度的情况下，计划对Ⅰ母Ⅰ段、Ⅱ母全段主母线进行全面检查、220kV开关站微水超标气室处理、201断路器漏气处理、操作气源管路改造工作。抢修后对故障设备交流耐压试验、零起升压试验正常后投入正常运行。

图6 垫片加装位置图

但因设备设计、制造及安装等方面存在的不足，过大、设备气室SF6气体微水含量反复超标、设备气室漏气等缺陷。为保证电网、电厂的安全稳定运行，电厂2014年7月开展220kVGIS设备大修工作，此次大修对GIS设备母线、断路器、隔离开关、接地开关本体及操作机构进行全面检修，消除存在的母线间隙过大、SF6气体微水含量反复超标、设备气室漏气等缺陷，并对部分管路进行改造，以提高设备的健康运行水平。

（1）对导体间隙值超出标准值（≤28mm）的进行加垫处理，共计15处。垫子种类分为5mm和10mm厚度两种。

（2）在检修过程中发现母线导体止位螺栓安装固定方向存在较多错误,均已调整为止位螺栓由上向下↓固定，共对13个止位螺栓安装固定方向进行调整，其中还发现一处未安装止位螺栓进行了安装。

7 结束语

通过GIS大修，设备存在的缺陷得到了彻底处理。投入运行后定期对SF6压力、分解产物及微水进行检测未发现异常，利用便携式高频局部放电带电检测仪和超声局放检测仪对个试点的放电强度、放电相位等进行检测未发现异常。通过此次故障分析及处理，对220kVGIS设备的结构、拆装工序、工艺要求、注意事项有了更加深刻的了解，同时也为今后类似的GIS设备故障解决和检修积累了非常宝贵的经验。

[1]仲伟涛，张 健，申 强.高压SF6封闭组合电器的发展及故障诊断[J].黑东江电力，2003(06).

[2]朱芳菲，孟玉蝉，郑 铉.六氟化硫气体分析技术[M].北京：兵器工业出版社，1998.

[3]罗运柏，何 志.SF6气体分解产物的现场检测与实验室分析[J].高压电器，1990(03).

[4]罗学琛.SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）[M].北京：中国电力出版社，1998.

TM595

B

1672-5387（2017）05-0068-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.05.017

2016-05-16

吴劲波（1986-），男，工程师，从事电气一次专业研究工作。