一起500kVGIS母线压变闪络故障分析

张鹏飞

摘要：针对某站GIS母线PT发生的一起闪络故障，通过PT返厂解体以及电气试验分析得出，盆式绝缘子表面存在异物是导致本次故障的直接原因。PT解体后发现绝缘子表面未出现树枝状放电痕迹或被烧蚀出深槽，分析认为是设备振动导致异物掉落附着于绝缘子表面，从而引发闪络故障。为此，提出了加大同类型PT的局部放电带电检测力度，尤其是水平绝缘盆子处的自由微粒缺陷检测等的建议。

关键词：GIS;母线PT;解体分析;闪络

0 引言

目前GIS设备在变电站内的应用越来越普及，但现阶段GIS设备的装配工艺及材料质量还存在一些问题，在GIS设备投运后会导致设备绝缘性能下降，引起设备发生闪络、放电等故障。

1 故障概况

2017-01-10，某站执行网调停役操作。2017-01-10T23：32：44，5022开关分闸;23：34：27，5023开关分闸;2017-01-10T00：02：09，50222分闸;00：03：58，50221分闸;00：05：52，50231分闸;00：06：04，500 kVⅡ母线两套母差保护（故障相：A相）均动作出口跳开Ⅱ母上5012、5042开关。该站GIS设备投运时间为2016年4月。工作人员现场检查发现500 kVⅡ母线PT气室外壳有放电痕迹，如图1所示。

工作人员现场检查气室表计，Ⅱ母线PT气室及母线气室SF6压力正常（0.55 MPa）。

工作人员现场对发生故障的PT气室SF6气体分解物进行检测，结果异常：SO2为131.8 μL/L，H2S为44.5 μL/L（两者正常值皆不应超过1 μL/L）。

2 返厂试验

2017-02-14，对发生故障的PT进行了返厂试验分析，对PT的绝缘电阻、励磁特性、准确度及绕组直流电阻进行了测量。

2.1    绝缘电阻测量

工作人员在解体前对发生故障的PT进行各绕组之间及对地的绝缘电阻测量，测量结果如表1所示。

从表1可以看出，发生故障的PT绕组间及对地的绝缘电阻测量结果均大于1 000 MΩ，符合试验规程要求，试验结果无异常。

2.2    励磁特性测量

工作人员在解体前对发生故障的PT进行励磁特性测量，测量结果如表2和图2所示。

励磁特性数据和出厂试验值相比未见明显差别。

2.3    准确度测量

工作人员在解体前对发生故障的PT进行准确度测量，测量结果符合试验规程要求。

2.4    直流电阻测量

工作人员在解体前对发生故障的PT进行绕组直流电阻测量，测量结果如表3所示。

绕组直流电阻值测量结果未发现明显异常。

2.5    解体情况

工作人员在厂内对发生故障的PT进行了解体分析。打开二次端子盒发现部分二次出线端子存在电弧灼伤现象，这可能是内部放电后导致外壳电位升高，部分与外壳连接的端子对其他处于低电位的端子放电造成的。

部分二次出线的护套和夹件接触的地方也有放电击穿的痕迹，如图3所示。其固定屏蔽板的螺栓处有明显的放电烧蚀痕迹。

在夹件与上底座固定螺栓处有明显的放电烧蚀痕迹，如图4所示，这可能是夹件表面涂刷一层绝缘涂料，与上底座接触不良，在放电时夹件和上底座存在电位差，导致放电烧蚀。

在屏蔽板与上底座连接螺栓处及不同屏蔽板的接触部分也发现了放电烧蚀痕迹，这可能是屏蔽板和上底座，以及不同屏蔽板之间未充分接触，在发生故障时有较大电位差导致放电烧蚀造成的。

3 故障原因分析

根据上述故障现象及解体情况，分析引发该站500 kV II母线PT故障的原因如下：

3.1    初步排除由谐振过电压引发故障

由于发生故障前I母线和II母线并列运行，II母线发生谐振时也会在I母线的电压上反映出来，但I母线电压一直正常，因而可以排除谐振过电压引发的故障。

3.2    PT返厂试验未发现明显问题

将发生故障的PT返厂进行绝缘电阻、励磁特性、准确度及绕组直流电阻试验，试验数据表明发生故障的PT内部绝缘状态良好，未发现明显问题。初步排除是内部绝缘缺陷导致放电产物落到水平绝缘盆子上引发的放电。

3.3    盆式绝缘子表面存在异物是导致本次故障的直接原因

闪络沿盆式绝缘子表面发生，但绝缘子表面未出现树枝状放电痕迹或被烧蚀出深槽，因而并非由绝缘子自身缺陷引发，而是开关多次动作导致PT振动，异物从上方掉落附着于绝缘子表面，导致电场畸变发生局部放电并引发闪络，短路电流从绝缘子与一次绕组连接线间、法兰与螺栓间流过，导致连接线被烧断、法兰被烧蚀，熔融物从螺栓处喷出，同时将PT内部的绕组表面熏黑。

4 結论

（1）鉴于本次故障诱因在于异物掉落，而非PT结构设计或设备质量等问题，因而I母线不需要再更换同型号PT。

（2）GIS设备验收阶段需要提升对安装单位的管理要求，督促安装单位提高安装工艺水平。

（3）工作人员应加大对同类型PT的局部放电带电检测力度，尤其是水平绝缘盆子处的自由微粒缺陷检测。

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