0引言

充氣柜是將高壓元件如母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等密封在充有較低壓力SF6氣體或其他氣體的殼體內(nèi)^[1]。充氣柜很少受外界環(huán)境影響,且使用壓縮氣體絕緣,有利于其向小型化方向發(fā)展。充氣柜能夠大大減少維護(hù)和檢修工作量。傳統(tǒng)技術(shù)在氣體絕緣開關(guān)設(shè)備局部放電故障定位中應(yīng)用效果不佳,不僅定位誤差比較大,而且故障定位耗時(shí)較長,無法達(dá)到預(yù)期的定位效果^[2—3]。對(duì)于35 kv充氣柜局部放電問題可用暫態(tài)地電壓、特高頻、超聲波相結(jié)合的帶電檢測方法,以進(jìn)行帶電檢測、故障定位、綜合分析、停電處理,以提高充氣柜局部放電帶電檢測的準(zhǔn)確性,保證充氣柜可靠運(yùn)行^[4]。也可應(yīng)用特高頻法發(fā)現(xiàn)充氣柜放電信號(hào),結(jié)合超聲波法和特高頻時(shí)差法進(jìn)行定位,對(duì)充氣柜套管放電缺陷進(jìn)行分析定位能夠確定放電原因并最終驗(yàn)證檢測結(jié)果^[5]。深度挖掘35 kv充氣柜穿柜套管故障發(fā)生的原因,對(duì)處理或預(yù)防35 kv 充氣柜穿柜套管故障能得到有效應(yīng)對(duì)措施,避免充氣柜穿柜套管故障頻繁發(fā)生^[6]。

1案例簡介

2023—01—20T19:40,某110 kV變電站35 kV Ⅱ母發(fā)出A相接地故障告警信號(hào),經(jīng)檢修人員、運(yùn)維人員溝通后,確定該段母線無法繼續(xù)運(yùn)行。經(jīng)調(diào)度人員許可后,現(xiàn)場拉開母聯(lián)400斷路器(表1),35 kV運(yùn)行方式由35 kV I母、Ⅱ母并列運(yùn)行切換為35 kvI母運(yùn)行方式,現(xiàn)場35 kV Ⅱ段母線A相接地故障告警信號(hào)消失。該110 kV變電站一次接線圖如圖1所示。

2 案例分析

2.1 現(xiàn)場檢查情況

2023年2月3日,組織對(duì)該110 kV變電站35kV Ⅱ段母線A相接地故障告警信號(hào)開展現(xiàn)場檢查,檢查時(shí)4002隔離開關(guān)合位,400斷路器分位。一是拆除柜頂母線封板,對(duì)35 kV Ⅱ母母線及C型套管外觀進(jìn)行檢查,外觀無破損,無放電痕跡。二是對(duì)35 kV Ⅱ母進(jìn)行絕緣測試,測試結(jié)果顯示35 kV Ⅱ母A相接地,絕緣電阻值為0 MΩ,35 kV Ⅱ母B、C相絕緣電阻值檢測正常且良好。三是將A相整段母線拆除,對(duì)35 kV Ⅱ母所屬所有充氣柜頂絕緣件進(jìn)行絕緣電阻測試,絕緣電阻值均合格。將拆除的全絕緣管母解體,分段進(jìn)行絕緣電阻測試,試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格,排除35 kV Ⅱ母母線故障。四是對(duì)35kV Ⅱ母所屬4001、400、406、408、4X24充氣柜逐臺(tái)進(jìn)行絕緣電阻測試,在對(duì)400充氣柜進(jìn)行測試時(shí)發(fā)現(xiàn),分開4002隔離開關(guān)時(shí),絕緣電阻值數(shù)據(jù)良好,當(dāng)合上4002隔離開關(guān)時(shí),絕緣電阻降至0 MΩ,顯示接地告警信號(hào),因此判斷接地點(diǎn)處于400斷路器真空泡至4002三工位之間,接地點(diǎn)位于氣室內(nèi)部,需對(duì)氣室進(jìn)行解體檢修。

該110 kV變電站35 kV充氣柜內(nèi)部使用了同批次絕緣件的4001、400、406、408共計(jì)4面充氣柜,隨即開展返廠解體檢修,并進(jìn)行現(xiàn)場出廠驗(yàn)收。

2.2 返廠檢查及試驗(yàn)情況

2023年2月24日,對(duì)該110kV變電站35kV母聯(lián)400 充氣柜氣室內(nèi)部A相接地故障開展解體檢修檢查。

一是核查400充氣柜前、后柜門的封條情況,經(jīng)核查封條確無損壞。二是打開400充氣柜氣室前對(duì)柜內(nèi)氣體進(jìn)行氣體成分測試及濕度測試,試驗(yàn)結(jié)果均正常。三是將400充氣柜內(nèi)的4002隔離開關(guān)氣室和400斷路器氣室的后蓋板拆除,檢查氣室內(nèi)絕緣件、導(dǎo)電部分正面均無明顯異常。四是對(duì)400充氣柜絕緣電阻進(jìn)行測量,將400斷路器及4002隔離開關(guān)拉開,分別測量頂部母線C型套管至隔離開關(guān)室、隔離開關(guān)室至斷路器室、斷路器室至出線C型套管,現(xiàn)場試驗(yàn)絕緣電阻均正常,判斷絕緣存在自恢復(fù)情況。五是結(jié)合2023年2月3日在該110 kV變電站現(xiàn)場檢查情況,判斷故障點(diǎn)位于4002隔離開關(guān)與400斷路器之間,遂將4002隔離開關(guān)與400斷路器之間的穿屏套管及絕緣子拆除,發(fā)現(xiàn)A相穿屏套管靠斷路器氣室側(cè)有輕微放電痕跡,如圖2、圖3所示。痕跡位于靠斷路器操作機(jī)構(gòu)側(cè),故拆除400斷路器氣室后蓋板無法直接發(fā)現(xiàn)。由此,基本判斷該穿屏套管靠斷路器氣室側(cè)有放電痕跡處為唯一故障點(diǎn)。

2月25日,繼續(xù)開展后續(xù)檢查。一是檢查了廠家生產(chǎn)車間環(huán)境、裝配工藝、外購件管理、入庫檢測,未 發(fā)現(xiàn)明顯問題。二是見證了400充氣柜更換A、B、C三相穿屏套管后回路電阻、機(jī)械特性、工頻耐壓、局部放電檢測試驗(yàn)結(jié)果均正常,如圖4所示。三是更換同批次穿屏套管(400、4001、406、408)共計(jì)12支,并完成全部出廠試驗(yàn)。四是對(duì)更換后的12支穿屏套管逐支進(jìn)行探傷試驗(yàn)(X光),均未發(fā)現(xiàn)異常。五是對(duì)原拆除的12支穿屏套管進(jìn)行(含原400A相故障穿屏套管)探傷試驗(yàn)(X光),均未發(fā)現(xiàn)異常。六是對(duì)穿屏套管的入場檢驗(yàn)僅進(jìn)行外觀檢查及探傷試驗(yàn)(X光),其他穿屏套管的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目因條件受限無法開展單體試驗(yàn),但工頻耐壓、局部放電、氦檢漏等單體試驗(yàn)均可通過充氣柜組裝完成后的整體試驗(yàn)實(shí)現(xiàn),并且試驗(yàn)要求高于出廠試驗(yàn)。七是對(duì)原400A相穿屏套管在空氣中進(jìn)行局部放電試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該穿屏套管在電壓升至12.6 kV時(shí)開始出現(xiàn)異常局部放電信號(hào),正常穿屏套管40 kV才開始出現(xiàn)異常局部放電信號(hào),故原400A相穿屏套管試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常,為非合格件。八是對(duì)原400A相母排支撐絕緣子在空氣中進(jìn)行局部放電試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)無異常。九是現(xiàn)場見證了400充氣柜更換穿屏套管后的全套出廠試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常。

2月27日,繼續(xù)開展后續(xù)檢查。一是現(xiàn)場見證了406、4001、408充氣柜更換穿屏套管后的全套出廠試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常。二是對(duì)同批次穿屏套管涉及的工程項(xiàng)目進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)涉及另一個(gè)35 kV變電站新建工程項(xiàng)目,該項(xiàng)目已投運(yùn)半年未發(fā)現(xiàn)類似問題。三是對(duì)穿屏套管供應(yīng)商的電氣性能(工頻耐壓、局部放電試驗(yàn))出廠試驗(yàn)條件進(jìn)行圖片檢查,其將單個(gè)穿屏套管置于專門的充滿SF6氣體的工裝內(nèi)完成出廠試驗(yàn)。

2.3 故障穿屏套管返廠解體檢查

2023年3月,穿屏套管供應(yīng)商對(duì)400A相故障穿屏套管開展解體檢查,變電檢修公司遠(yuǎn)程見證。一是外觀檢查發(fā)現(xiàn)放電位置位于套管上方導(dǎo)電銅棒錐度方向,表面環(huán)氧樹脂有燒損點(diǎn)。二是對(duì)穿屏套管非放電位置分別開展橫、縱向解體,內(nèi)部均未發(fā)現(xiàn)任何放電痕跡及空隙。三是對(duì)穿屏套管有放電痕跡的位置進(jìn)行解體切割,其放電痕跡靠導(dǎo)電部分側(cè)也未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣介質(zhì)存在其他放電痕跡及空隙,整個(gè)穿屏套管僅外表面存在放電痕跡,如圖5所示。

2.4 故障原因分析

2023年1月13 日,該110kV變電站35kV充氣柜沖擊受電成功,并成功運(yùn)行至2023年1月20日。在7天時(shí)間里,因母聯(lián)400充氣柜內(nèi)A相穿屏套管靠400斷路器氣室側(cè)外絕緣表面澆注存在無法通過絕緣件供應(yīng)商的出廠試驗(yàn)以及充氣柜供應(yīng)商出廠試驗(yàn)得以發(fā)現(xiàn)的缺陷(肉眼無法觀察到的微小氣泡或細(xì)小縫隙),在帶電運(yùn)行的情況下,由于穿屏套管外絕緣表面缺陷處電場集中,導(dǎo)致了絕緣劣化,發(fā)生表面爬電情況,形成了由400穿屏套管下接線板至400穿屏套管表面放電點(diǎn)至400斷路器氣室與4001隔離開關(guān)氣室之間氣箱壁的對(duì)地放電通道,如圖6所示。最終,導(dǎo)致了該110 kV變電站35 kV Ⅱ母A相接地的故障。

綜上,該110 kV變電站35 kV Ⅱ母A相接地故障的直接原因?yàn)?00充氣柜內(nèi)A相穿屏套管存在澆注工藝缺陷。因穿屏套管供應(yīng)商的同批次產(chǎn)品及其他批次產(chǎn)品在使用中均未發(fā)現(xiàn)類似的問題,判斷該問題為偶發(fā)性產(chǎn)品瑕疵,不具有普遍性。

3 監(jiān)督意見及要求

1)建議供應(yīng)商優(yōu)化絕緣件澆注工藝、模具設(shè)計(jì)及過程管理,減少澆注過程表面缺陷,周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)、安裝等各環(huán)節(jié)應(yīng)避免磕碰并做好防護(hù)工作。

2)絕緣件供應(yīng)商在絕緣件出廠前應(yīng)逐支進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)、局部放電帶電檢測,同時(shí)每批次絕緣件應(yīng)做樣件進(jìn)行冷熱循環(huán)及冷熱沖擊試驗(yàn),確保缺陷能夠提前且及時(shí)地發(fā)現(xiàn)。

3)加強(qiáng)充氣柜出廠驗(yàn)收,加強(qiáng)外觀及表面檢查,優(yōu)化檢驗(yàn)方式。針對(duì)充氣柜每支穿屏套管的入廠試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括工頻耐壓、局部放電、探傷試驗(yàn)(X光)^[7],同時(shí)充氣柜內(nèi)使用的所有支撐絕緣件、C型套管等絕緣件應(yīng)全部開展入廠檢測,出具有廠檢報(bào)告,不允許以抽檢代替。

4)該110 kV變電站35 kV全部8面充氣柜質(zhì)保期延長至5年。

[參考文獻(xiàn)]

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