针对一起500kV变电站GIS故障分析讨论

吕青媛 朱凡

摘 要：某年月日，某新建500kV站投运，10时41分3号主变带电运行，12时53分3号主变差动保护跳闸，故障录波显示B相接地。经检查，确认故障为500GIS（型号ZF16-252，山东泰开高压开关有限公司，2008年12月出厂）213间隔避雷器B相与四通连接部位横置绝缘子沿面放电，造成全站失电，故障影响范围较大，造成严重的经济损失。

关键词：GIS；放电；保护；经验

我国能源资源与能源消费呈逆向分布，特别是西南水电、三北（西北、东北、华北北部）风电和太阳能的大规模开发，决定了需要实施以电力为重点的能源大范围配置。现有500 kV 输电系统的长距离输送能力有限、跨大区电能交换能力和接入新能源能力严重不足，不能满足清洁能源快速发展和能源大范围配置的需要，同时输电走廊紧缺、电网短路电流超标等问题愈来愈严重，客观上要求加快实现电网升级。

从长远来看，特高压输电网的发展对未来输电和变电领域将产生重要的影响，因此，作为特高压输电网的新型开关设备——气体绝缘组合开关设备（简称GIS）也越来越广泛地应用于特高压输电网络中，其具有结构紧凑、安装迅速、不受外界环境影响、占地面积小、检修周期长、运行可靠性高、受气候条件影响较少等众多的优点，特别适用于地形复杂或者地势狭小的区域，多用于大型的电力枢纽。由于特高压设备技术复杂，且都是首台首套，没有可供借鉴的运行维护经验，而GIS设备是特高压变电站的重要设备，是保证特高压工程正常运行的基础，一旦发生故障将导致非常严重的后果，使得特高压线路解列甚至于全停。本文即从现实中一起案例中介绍一下GIS发生内部放电情况，造成站内停电的事例，并提出相关改进措施与经验总结。

1 故障概述

在事发的当天天气里，当时，某站天气阴间多云，温度约1℃。其具体的运行方式为，252、254开关在合位带500kV2号母线运行，母联201开关在合位，500kV1号母线带500kV2号、3号主变运行；110千伏1、2号母线、112开关、101开关运行，113开关冷备用（113开关、113-1-2刀闸断位、113-4刀闸在合位）；35千伏系统312、313开关热备用。某站主接线图如图1所示（非故障时实际运行方式）。

2 动作概况

保护动作显示，12时53分24秒，500kV3号主变差动保护动作，动作基本情况如下：

某年12月29日12：53：24：193 ；10ms 差动速断动作，动作相别ABC；18ms 比例差动动作，动作相别ABC；18ms 工频变化量差动动作，动作相别B；

当时故障最大差电流24.19Ie，高压侧最大电流5578.02A，中压侧最大电流1.83A，低压侧最大电流3.82A。

3 现场检查情况

3.1 故障设备

GIS厂家：山东泰开高压开关有限公司（以下简称泰开），型号：ZF16-252，出厂日期：2008年12月。

3.2 现场检查试验

故障发生后，现场立即进行了GIS外观检查，未见异常。某年12月30日，某对主变进行了绕组变形、油色谱分析、低电压短路阻抗试验，未见异常。后一年1月5日，现场对212间隔疑似故障部位进行解体检查发现，500GIS的主变213间隔避雷器B相与四通连接部位横置绝缘子沿面放电（见右图）。

4 故障处理

1月5日，某配合省送变电公司、泰开进行了500kV GIS解體检查，确定了故障点在213间隔避雷器B相与四通连接部位。1月6日起，送变电公司配合厂家对213-4刀闸B相气室开始进行更换。目前故障仍在处理中。

经现场检查和对故障部位分析认为，该次故障的原因为：213间隔电流互感器由于在验收中发现CT变比小进行了更换，导致213间隔进行了2次拆装，拆装环节的增多导致杂质引入的增多，该故障部位盆式绝缘子为横向布置，增加了杂质沉积的可能，导致盆子表面洁净程度不足，存在金属颗粒、分成等杂质。同时，避雷器间隔在进行设备耐压时进行了隔离，该处未经受耐压及老炼考验，设备带电运行后，在电场力的作用下，壳体内的金属微粒和粉尘逐渐聚集，最终于投运后2小时12分后导致放电。

5 总结分析

目前，GIS的交接验收试验需进行主回路工频耐压试验和“老炼”处理，但试验不能带避雷器进行，故障部位盆式绝缘子由于和避雷器直接连接，导致耐压试验和“老炼”试验无法检验其表面的金属微粒和粉尘杂质。并在今后的工作总结中要做到以下两点：

（1）GIS交接验收试验时，增加避雷器安装后的最高运行电压下的“老炼”试验，试验的同时进行局部放电测试。

（2）加强现场施工监督，严把施工工艺，尽量减少金属微粒和粉尘杂质沉积。

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