亭子口电站500kV GIS设备吸附剂改造

2018-11-02

四川水利 2018年5期

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪，628400)

1 引言

嘉陵江亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，嘉陵江干流的中游上段，是嘉陵江干流开发建设中唯一的骨干控制性工程。该工程以防洪、灌溉及城乡供水、发电为主，兼顾航运，并具有拦沙减淤等综合利用效益，对减少三峡水库泥沙淤积具有不可替代的作用。亭子口电站总装机容量110万kW，设计年平均发电量29.51亿kW·h～31.75亿kW·h，是川东北地区规模最大的具有年调节能力的大型水电电源。主接线采用三角型接线，1回500kV出线(亭中线)，500kV GIS主要设备布置在500kV GIS室，共有3个间隔并排布置，每个间隔呈卧式分层布置有断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备。

2 500kV GIS隔离刀闸气室放电故障分析

2017年01月19日20时，500kV亭中线乙开关线路侧刀闸50021正常分闸操作时发生50021B相接地故障，根据现场检查情况，原因是由于50021刀闸B相吸附剂挡板及吸附剂袋掉落，造成50021刀闸B相动触头绝缘性能下降，导体对壳体沿着低绝缘电场形成放电通道，发生放电事故。如图1所示。

2.1 事件经过

2017年01月19日20∶52分，4号机组检修结束后，开机前做4号机保护装置整组传动试验过程中，执行500kV亭中线“5002”开关由运行转冷备用操作，在拉开50021刀闸时放生放电故障，造成亭中线1号线路保护装置接地距离I段保护动作、纵差保护动作；亭中线2号线路保护装置工频变化量阻抗保护动作、距离I段保护动作、纵联距离保护动作、纵联零序方向保护动作，5001开关B相跳闸。1.2s后5001开关断路器保护装置重合闸保护动作，5001开关B相合闸；亭中线1号线路保护装置纵差保护动作、保护永跳出口、距离重合闸加速保护动作、接地距离I段保护动作、零序加速段保护动作，亭中线2号线路保护工频变化量阻抗保护动作、距离I段保护动作、距离加速保护动作、零序加速保护动作、纵联距离保护动作，对外送电全停，检查相关继电保护装置动作均正常。故障后，通过GIS外壳观察孔可明显观察到故障气室内部存在放电痕迹。

2.2 隔离刀闸解体情况

根据现场检查，同时将故障刀闸拆卸(故障部位整体封存)运回江苏现代重工电气有限公司进行解体分析，进一步查找具体原因，解体后内部状况如下：

(1)检查故障气室内EDS装置动、静触头部分，发现动、静触头间有明显的放电痕迹；

图1 主接线示意

(2)检查GIS壳体内部表面，发现有明显的放电痕迹；

(3)解体检查吸附剂部件，发现吸附剂挡板脱落，卡子已损坏且有放电痕迹。

2.3 原因分析

根据故障气室解体情况，结合类似结构设备故障经验，大致判断故障机构在动作过程中，壳体内部因受到某些影响绝缘强度的介质的作用，在导体和外壳壳体之间形成了低绝缘强度的通道，从而引发放电故障。放电通道的形成主要受以下几个方面影响：

(1)因制造装配工艺、现场安装防尘等级等因素的影响，导致导体表面剥落、气室内部遗留银、铜、铝等金属异物，其藏匿于电场作用不到的夹缝之中，在电场作用力或分合闸操作作用力下被带出，产生局部放电，从而引发放电故障；

(2)吸附剂挡板因不当安装而受损，在刀闸分合闸动作的冲击力作用下，导致吸附剂挡板脱落，引发GIS内部绝缘强度降低，产生放电故障，吸附剂装置设计结构不合理，易松动脱落；

(3)EDS壳体内壁面涂层内存在异物质附着，初期交流耐压和局部放电试验未检测到，在长期强电场运行作用下，形成持续悬浮局部放电，局部烧坏EDS壳体内壁面涂层，最终引发尖端放电现象。

3 解决方法

3.1 设计优化

针对吸附剂装置存在的设计缺陷，对其结构重新进行设计优化，采用新型不锈钢材质和尺寸，使吸附剂装置结构更加合理。

3.2 处理措施

500kV GIS设备共有96个气室，其中有75个气室均装有吸附剂装置，共计200套吸附剂装置，安装在侧面的主要是地、隔刀气室和垂直段气室共90套吸附剂装置；安装在下斜面的主要是地刀气室共30套吸附剂装置；安装在底部的主要是水平段气室共计80套吸附剂装置。因现代重工厂家设计的吸附剂盖板存在缺陷，可能在运行中掉落。风险最大的就是安装在侧面和下斜面的吸附剂装置，为减少同时停电时间，将所有的吸附剂装置分成三个阶段进行全部更换，并对气室进行抽真空、充气、静止、检漏、微水及纯度试验合格，对隔离开关的调整、手自动分合、回路电阻及耐压试验合格，投入运行后，彻底解决了SF6吸附剂装置在运行中存在松动脱落的风险。