某750 kV变电站线路异常原因分析

2022-03-18任继云董生成罗仲全王克荣

青海电力 2022年1期

彭洁，任继云，董生成，罗仲全，王克荣

(国网青海省电力公司电力科学研究院,青海西宁 810008)

0 引言

某750 kV变电站丁线丙断路器A相跳闸，其一次接线图如图1所示，750 kV丁线RCS-931BM光纤差动保护跳闸，750 kV丁线CSC103A光纤差动保护动作，相电流值7.09 A，零序电流7.81 A，差动电流8.75 A(变比2 500/1)。750 kV丁线故障录波启动，丙断路器跳闸出口，丙断路器保护动作，丙断路器重合闸动作，重合成功(其中乙断路器处于检修状态)。

图1 某750 kV变电站丁线一次接线图

丙断路器相关信息见表1。

表1 丙断路器铭牌信息

1 异常检查情况

1.1 外观检查

丙断路器重合成功后，丁线丙开关A、B、C三相均在“合闸”位置，丙开关SF6压力及液压压力正常。750 kV丁线出线压力正常，其余一次设备正常，设备外壳未发现灼伤漏气情况〔1〕。

1.2 重合闸后带电检测

对丁线A相进行SF6气体组分检测〔2〕和超声波局部放电检测〔3〕，检测结果如下：

1.2.1SF6气体组分检测

对丁线A相分支母线靠近线路侧气室进行分解产物检测，检测数据见表2。

表2 SF6气室分解产物检测结果单位：μL/L

1.2.2 超声波局部放电检测

超声局放检测测点布置如图2所示，检测结果见表3。

图2 超声局放检测测点布置图

表3 超声局放检测数据表 (背景值0.2/1.0 mV)

1.3 停电解体检查

1.3.1 母线筒检查

对丁线A相分支母线开盖检查，先打开第一节母线筒手孔盖，内部附着大量白色粉尘，没有烧灼痕迹。

打开第四节母线筒手孔盖，壳体内壁附着大量白色粉尘，有烧灼痕迹，判定为检修手孔盖处导体对筒体放电，导体对筒体放电情况如图3及图4所示。

图3 放电位置

图4 导体对筒体放电情况

1.3.2 烧灼痕迹测量及熔渣采样

对筒体烧蚀痕迹进行测量，烧蚀深度大4.0 mm，直径为3.5 mm；将导电杆取出，可以看到导体表面烧蚀严重，表面形成许多尖刺。筒壁及导体烧灼情况如图5所示。

图5 筒壁及导体烧灼情况

将筒体底部的熔渣进行采样，如图6所示。

图6 熔渣样品

1.3.3 支撑绝缘子检查

检查两侧支撑绝缘子，表面完好，即放电未涉及绝缘，只是间隙击穿。击穿后SF6绝缘性能虽然降低，但仍能满足运行电压的绝缘条件，故重合成功。放电气室两侧支撑绝缘子情况如图7所示。

图7 放电气室两侧支撑绝缘子情况

1.3.4 吸附剂罩及吸附剂袋检查

检查放电气室吸附剂罩，发现吸附剂罩筛眼大小不一，并有两个筛眼连通的情况，吸附剂颗粒也大小不一。检查吸附剂袋捆扎情况，发现吸附剂袋口捆扎不紧，从袋口可以看到吸附剂颗粒。取出吸附剂袋发现吸附剂罩内有一颗吸附剂颗粒。继续检查相邻吸附剂罩，发现也有一个吸附剂颗粒遗留在屏蔽罩内。相关情况如图8及图9所示。

图8 吸附剂罩筛孔及吸附剂颗粒大小不一

图9 吸附剂袋及吸附剂罩情况

2 异常原因分析

2.1 SF6气体组分检测数据及超声局放数据分析

SF6气室分解产物检测结果表见表2，依据输变电设备状态检修试验规程要求，SO2超过标准值，并出现微量的H2S，初步判断内部有放电性故障。

超声局放检测数据表见表3，相关分析如下：

(1)从有效值和峰值幅值而言，测点2信号明显强于测点1，且伴随明显的50 Hz和100 Hz相关性，证明该气室内部存在较明显的局部放电现象。

(2)从50 Hz和100 Hz相关性幅值而言，50 Hz相关性的幅值较100 Hz相关性高，且信号幅值较为稳定，呈现出较为明显的尖端缺陷引起的放电特征。通过调整超声波局部放电检测仪上限截止频率，发现上限值从100 kHz减小到50 kHz后，50 Hz相关性和100 Hz相关性没有变化。造成该现象的主要原因是由于在GIS设备内部SF6气体对高频信号衰减比低频更为明显，因此调整上限截止频率，信号幅值并未减小，可以判断该为金属导杆上的金属尖端缺陷。

(3)当金属导杆上有尖端缺陷时，在低能量放电下，仅呈现50 Hz相关性。随着局部放电的发展，会呈现出100 Hz相关性。造成该现象的主要原因是，由于金属尖端缺陷引起的局部放电现象较为明显，导致尖端表面聚集大量的放电离子，在放电离子云团和筒体之间形成极板效应，使放电信号呈现出一定的悬浮放电特征，因此出现100 Hz相关性，且超声波信号峰值/有效值>10，说明该尖端引起的局部放电危险程度较高，属严重缺陷，应立即停电处理。

2.2 过电压分析

经查询雷电定位系统，以该750 kV变电站为圆心，以10 km为半径，以异常发生前半小时至发生后半小时为时间段进行查询，该变电站附近无落雷，由此可以排除外部过电压的影响。

同时，异常发生时系统无任何倒闸操作，可以排除操作过电压等内部过电压的影响。

2.3 材料元素分析

2.3.1 材质成分

设备生产厂家提供筒体、导体、绝缘漆的化学成分见表4、表5。

表4 筒体及导体成分

续表4

表5 绝缘漆成分

从厂家提供的相关材料的成分来看：

(1)筒体材料中不含Ca元素，有极少量Si元素；

(2)导体材料的成分与筒体成分类似，其中也不含Ca元素，有极少量Si元素；

(3)绝缘漆材料的成分为有机化合物，其中没有Ca、Si元素。

2.3.2 现场取样成分分析

为分析导电杆对筒体放电的原因，将现场吸附剂、放电气室熔渣取样并进行能谱分析。其中吸附剂颗粒作为一号样品，放电气室采样熔渣作为二号(见图6左图)、三号样品(见图6右图)，打磨的筒体铝丝作为四号样品，将四种样品进行能谱分析，分析结果如图10所示。

图10 样品能谱分析结果

(1)由于样品四为筒体打磨时产生的，将样品四能谱分析结果与厂家提供筒体材料成分进行比对，能谱分析结果中显示Mg元素为2.18%，Fe元素为0.49 %，而筒体材料成分中Mg元素为2.2%～2.8%，Fe元素为0.4%，具有对应性，从而验证了能谱分析的有效性。

(2)二号样品中存在F和S元素，是由于放电时将六氟化硫气体电离，致使放电遗留物中F和S含量较高。

(3)样品二和样品三中出现了Si元素，含量分别是1.75%和2.15%，而筒体材料中Si的含量仅为0.25%，导体材料中Si的含量最大为0.6%，同时样品四中没有Si元素，所以样品二和样品三中的Si元素为外来元素。

(4)样品二和样品三中还出现了Ca元素，含量分别是0.52%和1.56%，而筒体和导体材料中都没有Ca元素，所以样品二和样品三中的Ca元素为外来元素。

(5)样品二和样品三中的Si元素和Ca元素，与样品一有较好的对应性，且含量小于样品一中Si元素和Ca元素的含量。

(6)样品二、三中未发现Cr、Ni、V、Ti等合金元素，故不锈钢的可能性极小。

综上所述，导致导体对筒体放电的原因可能是吸附剂散落在筒体中。

2.4 电场仿真计算

根据现场采样成分分析结果，采用ansoft软件进行相关电场仿真计算。根据设备的实际尺寸及相对位置，建立一个二维模型，如图11所示，其中吸附剂颗粒直径设为3 mm。为保证仿真的有效性，根据吸附剂的主要成分沸石，来设置相对合理的参数。沸石中主要成分为62.8 %二氧化硅(介电常数4～12，电导率10-15～10-10)，其次为13.46 %三氧化二铝(介电常数6.5，电导率9)；可以预测沸石实际的介电常数仍维持在4～12之间，电导率会略高于0，故此次仿真将吸附剂的介电常数设置为4，电导率设置为0。