全封闭组合电器结构缺陷导致的安装隐患分析

2014-04-12储宏根张剑刚

电力与能源 2014年2期

储宏根，张剑刚

（上海送变电工程公司，上海 200235）

0 引言

2012年9月25日深夜，某重要客户新安装一组220 k V全封闭组合电器（GIS）准备送电投运，当对侧线路送电至本侧220 k V进线间隔电缆仓时，发生C相接地短路（通过调度故障波形分析得知），引起对侧220 k V变电站内该线路纵差保护跳闸。

本侧客户站的状态为220 k V进线间隔处于热备用，进线隔离刀合闸。线路纵差保护动作后，快速将隔离刀分闸，故未发生动作，但在故障发生的瞬间，现场有巨大响声。

1 事故状况

事故发生后，电缆运维人员对该电缆的接头进行检查。通过系统站内对故障录波分析，初步判定故障点位于该客户站进线电缆终端附近。

2 故障位置

经过内窥镜详细检查，发现放电点位于C相电流互感器筒（11）至进线电缆筒（13）这一大气室内，如图1所示。

现场施工人员在电缆进线仓的侧边安装孔，通过相机由电缆进线筒安装孔A向内部导体过渡筒B拍摄。拍摄点为通气绝缘盆a，内部导体里侧为过弧损坏的通气绝缘盆b。检测发现电弧通过绝缘盆b的内侧，经过通气室B联络导体向绝缘盆a延伸，并且产生大量有毒绿色粉末，如图2所示，故确定故障位置在GIS内。

图1 GIS内部气室分布与结构

图2 拍摄通气绝缘盆的位置

在与业主讨论抢修方案后，确定分解拆除这一大气室，查找初始放电点。拆除故障相设备后，基本确定为C相进线间隔通气绝缘盆b处内侧为起始放电点，电弧通过连通气室B向通气绝缘盆a延伸，如图3所示，导致相关通气绝缘盆及导体损坏。A、B、C三相气室由于通过金属管相连，导致B、C气室受污染，需要对该线路进线仓进行整体更换。

图3 解体通气绝缘盆

3 故障分析

经过厂方专业人员对放电痕迹与放电残余物化学成分分析，GIS出厂及现场安装、试验流程，相关报告的检查和整理，初步得出发生此次事故的主要原因。

1）出厂时存在细小杂质通过导电脂粘附在通气绝缘盆内侧，虽经现场耐压试验，由于通气绝缘盆内侧电场强度分布复杂，耐压容量无法与实际电网冲击相比，此杂质并未通过试验发觉，但在送电时暴露，导致通气绝缘盆击穿。

2）由于进线电缆电缆沟的深度不够，客户站在进行本体耐压后，不得已拆除电缆筒气室筒体A，以配合电缆终端安装。通气绝缘盆a短时间暴露于空气，有可能灰尘在此期间飘入，污染整个大气室。

也就是说，在做电缆耐压试验期间，试验套管安装于电缆终端上方电压互感器（TV）位置，需要拆除联络GIS本体内部的导体，以防止电缆耐压损坏GIS通气绝缘盆，所以在经历电缆耐压试验后，同样需要开启气室安装导体及TV，存在灰尘在此期间飘入，污染整个气室的可能性，而且无法再实施耐压试验，再度进行验证，因为TV安装后已无位置安装试验套管。再说，GIS内部结构复杂，绝缘子与导体安装紧密，巨大的气室在无法进行耐压复验的状况下，无法凭借肉眼观察或内窥镜检查寻找细小灰尘的。

3）气室内水分含量过高或气体本身含有杂质，导致本次事故。本次安装过程中，所有的气瓶均经过现场微水测试且注入本体后经过专业检测人员测试；气瓶抽样后送经华东电力试验研究院检测，保证了气体的质量；事后厂方人员也将残留物质（样品编号为20120060）送至专检机构（华东理工大学分析测试中心）进行SF6分解物色谱分析，2012年10月19日检测报告为没有可疑金属氧化物存在，故本项可以基本排除造成本次事故的原因。

4 责任与反思

GIS结构上的缺陷，对于本次事故扮演着重要角色。对于今后购买或安装GIS确实有借鉴意义：

1）气室隔离的选择，也就是通气绝缘盆与密闭绝缘盆的选择关系重大。GIS制造方往往为了加强价格上的竞争力，将GIS内部的连通气室扩大，以减少生产成本的目的。本次事故中的设备除了母线和断路器，制造方将其他所有电气设备甚至电缆终端都放在一个超大气室中。如果本次通气绝缘盆a选择密闭绝缘盆，将承担大量工作量的电缆终端气室进行有效分割，安装完毕只需要对气室A进行检查，B、C、D气室将保持本体耐压前状态，本次事故发生的风险系数或许会降低很多。

2）大多GIS制造商将耐压套管的安装位置置于TV安装位置，直接导致了两个主要问题：一是，出线侧TV老练试验是否要进行，实际上已经没有意义了。因为，TV进行完老练试验后还必须拆除，待电缆耐压试验完成后才可安装，而安装后没有后续试验手段证明TV是否安装合格，因为无法再进行试验了。二是，制造商往往会提出电缆耐压过程中调频范围过大会损伤通气绝缘盆为由，不允许电缆耐压通过GIS本体进行，这就需要现场拆装电缆终端支撑导体这一操作工序，而这一工序需要打开已完成的气室进行，安装完毕后对所涉及的筒体进行检查和清擦，但无法通过试验手段证实有无杂质混入。