220kV GIS故障原因分析与处理

孟莉莉 张圣中 王祯

摘要：GIS设备在变电站中的应用范围很广，与常规设备相比，GIS设备具有更明显的优势，不易受到外界环境因素的干扰，并且具有较高的运行稳定性。本文以变电站220kV GIS电压互感器故障为例，进行了分析研究，并提出了预防措施，为电力工作者避免再次发生类似的预防措施提供参考。

关键字：变电站;220 kV;地理信息系统变压器;失败分析

电力系统的GIS是一种气体绝缘开关设备，可以将变电站以外的所有基础设备集成到一个优化设计中，然后集成度高，稳定性强，空间大，安装周期相对较长。它很短，因此被广泛使用。本文分析并描述了在特定220kV GIS变压器运行期间由于电压互感器故障而导致的母线保护跳闸。

1.缺陷描述

变电站的220kV母线采用GIS双母双段结构，Ⅱ型母线变压器于2017年2月投入运行，5月3日发生母线差动保护跳闸，系统上标有电压互感器。气室中的SF6气压下降，系统发出警报并观察到压力传感器。低压警报阈值为0.45MPa。事故发生后，变电站工作人员使用红外测温技术对220kV GIS设备进行了检查，发现罐底部的防爆装置从II型母线变压器的B相位置泄漏，SF6气压表数据为零压力，但在该位置未检测到气体泄漏。通过确认防爆装置在三相罐底部的外观，可以看到B相防爆装置的防爆片掉落，并且装置显示出非常明显的运动。变压器中的气体完全泄漏，因此在气室压力为0时无法检测到气体分解产物，在其他气室中检测到SF6气体的分解产物后也没有发现明显的异常现象。

之所以发生母线差动保护跳闸并结合故障区域的实际情况分析，主要是由于母线电压互感器II的气室短路引起的。分析背景故障消息的内容后，跳闸时间相对较短，如果气压警报时间早于1分钟，则故障现象的发生顺序基本上是已知的。变压器箱中发生短路故障后，母线会触发保护跳闸，然后由于短路故障，箱中的气压会立即升高。当防爆装置设置为某个值时，爆破板会掉落，并且当所有气体泄漏时，气室中的压力会恢复为零。考虑到汇流条电压互感器的三相气室相互连接并共用一个气压表，因此不能根据现场的缺陷现象准确地确定缺陷的具体位置，因此需要进行更深入的研究。

2.故障检查

从故障检查的角度，将变压器送回工厂进行拆卸分析。在拆卸设备之前，技术人员检查了外部，发现B相储罐底部的爆破片掉落并显示出白色的排放粉末。至少，其他两相水箱的外观并不罕见。通过对一次绕组进行相应的导通测试的结果，我们可以看到B相变压器的高壓分支导体不能有效地与接线盒的一次线圈的端子N导通，其余2相是正常的。导通测试也在次级绕组上进行，所有三相均可正常进行。拆卸悬挂的盖子，并全面检查A和C相高压引线，绕组线圈，分支绝缘子等。没有发现明显的放电痕迹，表明没有异常。拆卸B相吊盖后，高压绕组屏蔽罩，低压屏蔽和高压绕组末端的接地引线端子上有清晰的放电痕迹，甚至高压屏蔽罩也已经知道存在散列问题。

如果在线圈末端观察导线的一侧，您会发现接地铜线的绝缘层和接地端子板的导线被烧毁，或者某些区域的外部绝缘层已脱落，从而导致接地铜线燃烧和弯曲。在启动和开裂的情况下，在初级线圈中没有发现放电痕迹，在分支绝缘子中也没有发现放电现象，通过检查储罐内部，仅储罐表面略微发黑，也没有任何放电痕迹。

3.失败原因

在事故分析中，事故GIS变压器为JDQX-220kV，采用SF6气体绝缘设计，一次，二次绕组分别为高压和低压。在一次线圈中，结构设计采用塔状分层结构，将线圈缠绕在圆柱骨架上，并选择聚酯薄膜作为层间绝缘介质。次级绕组也缠绕在圆柱形骨架上，初级绕组形成在同一同轴的铁心芯柱上（见图1）。初级绕组采用所有主绝缘体，为避免安全事故，可以在检测到压力超过标准后及时对安装在变压器油箱底部的泄压装置进行减压。

缠绕在圆柱形环氧树脂骨架上的初级线圈的第一层是接地的铜皮，初级线圈末端的引线通过焊接固定在铜皮上，外部的是开始前的多层绝缘聚酯它缠绕着薄膜。塔式初级线圈的绕组。线圈缠绕后，应在圆周外安装相应的均压屏蔽罩。

对故障和设备故障排除状态的综合分析，以及变压器的主要原因可能是由于B相变压器绕组端接地线的焊接质量较差。如果烙铁头很小，则变压器通电并运行，然后在故障位置放电。尽管放电电流非常弱，但在此过程中会产生一定量的热量，从而形成聚酯薄膜。局部温度继续升高，超过材料的支撑极限后，包裹有接地铜表面的聚酯薄膜逐渐破裂并碳化。放电现象还加速了绝缘气体的分解速度，产生了CO，H2S，SO2等气体，绝缘气体的减少持续降低了空间绝缘强度，并且由于放电的累积效应进一步扩大了绝缘缺陷。如果SF6绝缘气体的绝缘性能下降，则最终会发生高压故障并放电到地面，并且如果故障电流足够大，则可能会烧毁接地引线[3]。

由于连续放电现象，SF6绝缘气体被污染，并且由于气体性能的变化而发生随后的通过放电。在同一侧，高压均衡屏蔽对低压屏蔽进行放电，并且当放电电流较大时，屏蔽会燃烧并且会形成孔，这会使低压屏蔽变形。放电现象引起的短路电流可能会断开支路与线圈头之间的连接线，当发生此问题时，支路的高压导体表现为高压悬浮液，等于使低线圈的屏蔽放电相等的电压。系统保护有效。在此过程中，由于放电而产生热量，这导致变压器内部的气体加热并膨胀，并且在短时间内压力超过额定压力的两倍。为了确保设备的安全运行，防爆设备会释放内部压力。

4.故障防范

分析故障原因及其影响为了避免类似故障的再次发生，在变电站的运行和维护过程中应采取相应的预防措施。特别是，变电站运维人员应注意对电压等级在110 kV以上的GIS变压器进行相应的质量控制，如果在现场进行励磁特性测试没有困难，则应着眼于设备生产过程流程。为避免设备质量问题对电网安全可靠运行的影响，请在相应的控制和工厂测试中执行良好的操作。其次，必须注意变电站GIS设备的维护，并严格执行国家有关标准规定的最新维护周期。为了在测试过程中实现有效的事故预防，有必要提高绝缘电阻和直流电阻的测量精度，以便准确地确定变压器的初级和次级绕组中是否存在短路或断路。专注于GIS实时检测。如果在母线或母线连接出口的间距处进行操作，则在输电之后，必须执行相应的UHF局部放电或红外温度测量，超声波局部放电以及变压器的其他带电检测工作。有必要监视设备的运行。第四，记录仪的信息应结合变压器的三相电压，开路三角形电压等，确定设备的运行并定期进行分析，尤其是对母线的各种操作。具有实时检测功能的各种任务，可分析电压是否引起内部放电或发热问题[4]。

5.结论

简而言之，由于GIS设备的优势，变电站在电力系统的运行中起着重要的作用，并被越来越多的变电站所使用，我想充分利用GIS设备的优势。应保证稳定稳定的运行。技术人员必须分析变电站运行中的GIS设备故障，找出故障原因，并采取有效的处理和预防措施，以防止再次发生类似故障，以确保电力系统安全可靠地运行。

参考文献：

[1]徐辉.110kV变电站电压互感器常见故障与处理对策[J].中国新技术新产品，2018，（19）：30-31.

[2]张凯，王继娟，彭鹏，郭光焰，马振祺.某330kV变电站电压互感器故障分析[J].电工技术，2018，（19）：92-93+95.

[3]韩晋思，刘卫明，张明明，杨朋威，王达.220kV变电站电容式电压互感器故障分析[J].水电能源科学，2018，36，（08）：175-176，213.

[4]李佳，罗浪，陈洲，姚佶，孙铭聪.220kV GIS电压互感器贯穿性接地故障分析及防范措施研究[J].湖北电力，2018，42（02）：10-13.