110kV GIS设备电压互感器击穿放电故障原因

张野

摘 要：為确保气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的安全操作，对GIS用电压互感器（PT）现场运行工作中出现的击穿放电故障开展了分类研究。经过研究分析每个种类电压互感器击穿放电的生产、现场装置以及运行条件等等，从而得出导致电压互感器击穿放电故障的主要原因有油类污染、铁芯夹带异物、微量水分、众多杂质以及铁磁共振等等，并且建立了对应的技术管控对策，以望提升电压互感器产品的应用可靠性。

关键词：电压互感器;击穿放电;故障原因分析

引言

随着目前我国电力事业的迅速发展，对电压互感器性能提出了更高的要求，若电压互感器的绝缘性能产生问题，将造成电压互感器放电，导致一次或者二次缠组击穿，导致继电保护使得电业互感器退出运行，电力线路停止运行。为了确保GIS的安装正常运作，本文按照以往多年生产过程中出现的电压互感器击穿放电故障，对电压互感器普遍击穿放电类型以及其产生因素展开研究分析，并且提出了对应的策略，旨在降低事故的发生。

一、GIS设备的概述

在电力工业当中，气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）是电力系统中重要的设备之一，其将一座变电站中除去变压器之外的一次设备，此设备的所有带电部分都是经无磁铸铁、铝合金以及不锈钢的金属外壳包裹，同时内部充满了具备良好的绝缘性能和灭弧性能的SF6气体。其还包含断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、母线以及进出线套管等等，通过深化设计有机地组成一个整体。

GIS设备和以往的敞开式的配电装置对比具有许多的优势，主要体现在：设备运输便捷、设备维护方便以及占地面积小等特征，在110KV变电站当中，其占地面积只有一般设备面积的三分之一左右;另一方面，GIS设备当中的主要带电零件都处在封闭的外壳中，具备抗震性能较强、不受外界环境影响的特征，并且同时其加工精细化、技能先进化以及设备挑选优质化，具备低故障率、整体噪声较小、消耗损失较小以及维修周期长的优势。根据GIS设备应用范围的扩张，国内外的GIS设备应用范围的扩张，国内外的GIS设备生产厂家的数量也在持续地增加[1]。

二、GIS设备电压互感器产生击穿放电故障原因分析

对于电压互感器产生的击穿放电故障，归纳出导致击穿放电故障的主要原因有以下几点：

（一）油类污染造成的击穿放电

电压互感器在现场装置过程中，因为抽真空解决过程没有严格根据操作流程展开，造成真空泵内的油倒流，进入到电压互感器气室当中，产生气室的屏蔽罩或者电压互感器线圈等接触到油污。运行之前，真空泵内的油当做绝缘油的一种能够当做绝缘体对待，然而随着电压互感器气室当中的一次高压作用，造成局部放电，造成绝缘油碳化，简而言之就是绝缘油在高压作用下，分子链剖解断裂成为碳化物，在屏蔽罩或者电压互感器线圈上产生黑色附着层，从而成为放低通道，导致电压互感器出现放电击穿现象[2]。

（二）铁芯夹带异物引发的放电击穿

铁芯夹带异物引发的击穿方法处在倒装形态时，因为其运输及生产过程当中是正立状态，一经产品在装配过程当中不小心夹杂异物，加在铁芯或者零件的某个部分，当产品带电运行操作之后，在电磁场作用下铁芯等出现细微的震感，再加上产品倒装，就会造成异物掉落。当异物飘落在空隙距离最短处，电场将出现局部畸变，导致高压导体对躯壳放电，放电产物喷射后造成SF6气体被污染，后续有可能引发线圈外侧的均压屏蔽对躯壳放电、一次线圈岩面放电、绝缘盆子表层方点等一系列不规则的贯通性放电情况[3]。

（三）气室当中小量水分导致的击穿放电

电压互感器的二次线圈绕线匝数高达上万匝，因为其线圈层面应用的聚酯薄膜绝缘材料、漆包线表层绝缘漆、铁芯硅钢片表层的油漆及电压互感器躯壳中表层的油漆等材料都为高分子原料，其表层很容易吸附空气当中的少量水分，若电压互感器线圈在安装前没有按照技术流程规范开展加热除潮措施，就会很容易夹杂一些水分进到电压互感器中。电压互感器运行工程当中，因为高压线圈当中温度比较高，其中的少量水分就会散发到电业互感器中，若此时电压互感器的作用下，会造成局部放电情况。气室中视为绝缘体的SF6气体能够产生剖解，这些剖解五和水产生化学反应，导致具有腐蚀性的氢氟酸及硫酸等腐蚀铝导体与聚酯薄膜等零件，就会形成短路故障的发生，从而引发电压互感器放电击穿。

（四）铁磁谐振导致的放电击穿

电压互感器铁磁谐振时，造成谐振过电压，并且还有较大得过电流，再加上谐振持续时间较长，会在产品内部出现高温，造成线包内部固化胶体消融，使线包固定失效出现位移，最后出现放电问题。放电触及到SF6气体绝缘媒介，将高压线圈的绝缘性能被损坏，导致产品更进一步放电，严重状况下还会导致电压互感器出现爆炸现象。

为加强电压互感器防止铁磁谐振变化能力，就需要电压互感器一次与二次缠组挑选上等的通导线，并且导线横截面积要尽量大，从而加强产品耐受过电流的性能;此外，还要对牢固螺钉按照技术流程规范的牢固力度去操作;运输阶段采用冲击记录仪记录运输过程中是否出现过量冲击，导致电压互感器产品在运输过程当中其脆弱部分出现损害。

结论

综上所述，GIS设备作为110kV变电站中的重要构成部分之一，也是一种常用的高压配电装置，其具备巨高的安全性能，而且还具有一系列的优良性能，就需要在产生故障最为频繁的阶段做好期间检测、平时维护以及护理管理工作，还要对设备重要零件加以严格监督，确保其可以正常运行，本文就主要结合GIS设备的概述，对其中常见故障及故障产生原因进行了简单性的研究与分析，归纳出导致击穿放电故障的主要重要原因包括油类污染、铁芯夹带异物、少量水分以及铁磁谐振等，对于实际的GIS设备运行维护具有一定的参考价值。

参考文献

[1]王栋，邱志斌，魏巍，路向东，卢祖文.220 kV某变电站GIS单相接地故障分析及处理措施[J].高压电器，2020，56（11）：259-265+274.

[2]张丕沛，孙承海，孙艳迪，李秀卫，王辉.220kV SF_6电压互感器内部放电故障的仿真分析[J].变压器，2019，56（12）：68-71.

[3]杜钢，熊俊，张若兵.基于脉冲电压及超声检测的GIS母线故障定位技术研究[J].广东电力，2019，32（06）：115-122.