摘 要：由于500kV GIS隔離刀閘絕緣拉桿局部存在質(zhì)量缺陷，加上安裝過(guò)程中作業(yè)環(huán)境不達(dá)標(biāo)，新投運(yùn)后造成絕緣拉桿絕緣擊穿，從而導(dǎo)致500kV GIS多次發(fā)生對(duì)地閃絡(luò)的惡性停電事故。

關(guān)鍵詞：500kV GIS；閃絡(luò)；事件；措施

1 概述

福建某火電廠500kV電氣主接線（如圖1所示），采用3/2接線方式，共三串七臺(tái)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)型式為新東北電氣有限公司采用ABB技術(shù)生產(chǎn)的500kV SF6氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（GIS），產(chǎn)品型號(hào)ZF15-550，額定電流4000A，開(kāi)斷電流63kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值160kA，熱穩(wěn)定值63kA。

圖1 電氣主接線圖

2 事故經(jīng)過(guò)

2006年7月2日18時(shí)18分，#1機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，至次日凌晨1：00時(shí)許#1機(jī)組事故停機(jī)，發(fā)變組縱差保護(hù)動(dòng)作，A相動(dòng)作電流6900安。根據(jù)保護(hù)動(dòng)作范圍，檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)50122/50131刀閘A相氣室（50122與50131隔離刀閘共用一個(gè)氣室）SF6氣體的氣味異常，初步判定為該氣室發(fā)生對(duì)地短路。為進(jìn)一步確定故障氣室，于16：37特邀調(diào)試所專(zhuān)業(yè)人員對(duì)該氣室進(jìn)行SF6氣體成分分析，SO2采樣瓶通氣15秒，完全變色；HF采樣瓶通氣2秒，完全變色。以上結(jié)果基本確定了50122/50131刀閘A相氣室內(nèi)發(fā)生閃絡(luò)，于當(dāng)晚對(duì)50131隔離刀閘進(jìn)行了解體檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其本身正常，但有受污染粉沫存在。接著對(duì)同一氣室的50122隔離刀閘進(jìn)行解體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其絕緣拉桿完全燒黑，動(dòng)觸頭屏蔽罩燒傷。詳情如下：

50122隔離刀閘A相絕緣拉桿完全燒黑，動(dòng)觸頭屏蔽罩燒傷成一大洞，GIS外殼被弧光灼燒，其中有一處燒得較深，明顯是對(duì)地放電點(diǎn)。動(dòng)觸頭基本完好，整個(gè)氣室因瞬時(shí)的高溫高壓，各導(dǎo)電體、外殼、屏蔽罩等被絕緣拉桿燒焦形成的碳粉充斥。

3 事故原因分析

針對(duì)該廠2006年連續(xù)發(fā)生兩起GIS隔離刀閘絕緣拉桿擊穿而導(dǎo)致的對(duì)地閃絡(luò)事故，通過(guò)事故錄波分析、SF6成分分析，經(jīng)過(guò)廠家、中試院綜合分析基本確認(rèn)事故原因?yàn)椋涸撆胃綦x刀閘絕緣拉桿個(gè)別存在質(zhì)量缺陷，安裝階段作業(yè)環(huán)境整體不佳，特別是地處沿海，易受到帶有鹽分的水分、雜質(zhì)侵蝕，加上現(xiàn)場(chǎng)由于工期較緊，在安裝工藝方面還存在清理不到位的情況，從而導(dǎo)致對(duì)地閃絡(luò)事件的發(fā)生。

經(jīng)核實(shí)，新東北電氣有限公司采用ABB技術(shù)生產(chǎn)的500kV GIS，產(chǎn)品型號(hào)ZF15-550，其配套的隔離刀閘絕緣拉桿實(shí)際為ABB原料進(jìn)口，廠家現(xiàn)場(chǎng)加工，受到國(guó)內(nèi)設(shè)備及制造工藝的影響，對(duì)絕緣拉桿表面的處理相對(duì)國(guó)外而言，尚有一定差距。雖然經(jīng)過(guò)出廠時(shí)的各項(xiàng)試驗(yàn)合格，但由于受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件及安裝工藝的綜合影響，使得業(yè)已存在的隱患最終暴露出來(lái)，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

4 事故處理

事故發(fā)生后，為保證機(jī)組發(fā)電少受影響，檢修人員馬上著手對(duì)事故拉桿進(jìn)行更換處理。

4.1 將故障氣室內(nèi)SF6氣體回收，將該氣室所有設(shè)備全部拆下，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清理?；厥諝怏w使用德國(guó)原裝進(jìn)口DILO-B120R21型SF6回收裝置。為保證故障氣體回收徹底，對(duì)氣室進(jìn)行短時(shí)抽真空至負(fù)壓，然后即向氣室注入氮?dú)庵亮惚韷骸?/p>

4.2 對(duì)氣室進(jìn)行解體，對(duì)受損的絕緣拉桿、盆式絕緣子，屏蔽罩、密封圈等進(jìn)行全部更換，對(duì)所有相關(guān)部件如母線、母線內(nèi)壁進(jìn)行清理。需要強(qiáng)調(diào)的是，GIS的金屬元件表面和絕緣件的表面都要進(jìn)行詳細(xì)的檢查。首先檢查表面應(yīng)沒(méi)有劃痕、凹凸不平或灰塵。如果需要進(jìn)行處理，必須用吸塵器吸掉清理時(shí)產(chǎn)生的粉末，并用清潔的綢布或無(wú)毛紙蘸無(wú)水酒精擦干凈。SF6氣體及絕緣件對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、環(huán)境的干燥程度和清潔程度的要求都很?chē)?yán)格，不僅臟東西對(duì)其有害，而且潮氣、手汗也會(huì)影響其性能，因此在打開(kāi)氣室時(shí)要嚴(yán)加注意。在進(jìn)行更換零件操作過(guò)程中要注意灰塵和空氣的混合物會(huì)在元件的表面形成有頑固粘膜的沉積物。

4.3 按GIS設(shè)備安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組裝，完畢后進(jìn)行抽真空處理。抽真空前，為防止相鄰氣室之間的壓差過(guò)大而導(dǎo)致盆式絕緣子損壞，必須先將該故障氣室前后相鄰氣室的氣壓由原來(lái)的0.4Mpa降至0.2Mpa，故必須首先對(duì)相鄰氣室氣體進(jìn)行回收。抽真空約12小時(shí)后，故障相氣室真空度達(dá)到小于40Pa且停泵后可維持2小時(shí)以上，認(rèn)為氣室抽真空結(jié)束。對(duì)氣室進(jìn)行充氣至額定壓力0.4Mpa。

4.4 氣室的密封性試驗(yàn)及微水量檢測(cè)。氣室的密封性試驗(yàn)：氣室的密封性試驗(yàn)采用包扎法定性檢測(cè)，用薄膜將氣室各個(gè)密封面包扎起來(lái)，靜置12小時(shí)后對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。用靈敏度不低于10～2毫升/秒的氣體定性檢漏儀沿著外殼焊縫、接頭結(jié)合面、法蘭密封、轉(zhuǎn)動(dòng)密封、滑動(dòng)密封、表計(jì)接口等部位，用不大于2.5mm/s的速度緩慢移動(dòng)，檢漏儀無(wú)反應(yīng)，則認(rèn)為密封性能良好SF6氣體水分含量測(cè)定：如果SF6氣體內(nèi)含有大量水分，溫度低時(shí)會(huì)在絕緣件表面凝結(jié)成水，使絕緣電阻降低。所以必須將各氣室內(nèi)SF6氣體水分含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。SF6氣體水分測(cè)量必須在充氣至額定氣體壓力24h后進(jìn)行，測(cè)量時(shí)環(huán)境相對(duì)濕度一般不應(yīng)大于85%。使用微水儀進(jìn)行，要求含水量控制在150ppm以下認(rèn)為合格。

4.5 根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔離刀閘進(jìn)行機(jī)械特性試驗(yàn)，回路電阻測(cè)量，及交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓相對(duì)地590kV。

4.6 #1機(jī)重新開(kāi)機(jī)后，對(duì)其進(jìn)行零起升壓。

5 后續(xù)措施及反事故建議

5.1 鑒于設(shè)備投運(yùn)一年未到接連發(fā)生兩起GIS對(duì)地閃絡(luò)的惡性事件（2006年4月15日也發(fā)生過(guò)另一起類(lèi)似事件），通過(guò)專(zhuān)題會(huì)議，為確保萬(wàn)無(wú)一失，決定利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，將全站17把隔離刀閘共計(jì)51根絕緣拉桿全部進(jìn)行更換處理，全部更換為ABB原裝進(jìn)口AXICOM產(chǎn)品。要求嚴(yán)格按照GIS檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，特別是確?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的安全，嚴(yán)防雜質(zhì)、水分的侵蝕。絕緣拉桿的出廠試驗(yàn)要求廠家嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，包括絕緣拉桿交流耐壓、局部放電試驗(yàn)及雷電沖擊試驗(yàn)，火電廠派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員全程見(jiàn)證了試驗(yàn)過(guò)程。該火電廠500kV GIS 17把絕緣拉桿經(jīng)更換后，通過(guò)近幾年的運(yùn)行，情況相當(dāng)穩(wěn)定，再未發(fā)生類(lèi)似的對(duì)地閃絡(luò)事件。

5.2 GIS設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障的主要原因分析：一是現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)環(huán)境清潔度差，使金屬微粒、粉末和其他雜物殘留在GIS內(nèi)部；二是現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)環(huán)境濕度高，導(dǎo)致絕緣件受潮，被腐蝕；三是現(xiàn)場(chǎng)安裝的尺寸誤差大，使可動(dòng)元件與固定元件發(fā)生摩擦而產(chǎn)生的金屬粉末和殘屑遺留在零件的隱蔽地方，而沒(méi)有清理干凈；四是在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，有零件錯(cuò)裝、漏裝等現(xiàn)象；五是由于安裝人員不遵守工藝規(guī)程使得金屬件有劃痕、凸凹不平之處而未處理。如在安裝過(guò)程中發(fā)生上述缺陷，在GIS投入運(yùn)行后，都將可能造成內(nèi)部閃絡(luò)、絕緣擊穿、內(nèi)部接地短路和導(dǎo)體過(guò)熱等故障。

5.3 GIS設(shè)備的安裝，應(yīng)嚴(yán)格按照安裝工藝規(guī)程執(zhí)行并做好驗(yàn)收簽證。GIS設(shè)備安裝工藝不良，清潔工作沒(méi)做好，都會(huì)造成事故。施工現(xiàn)場(chǎng)保持清潔的工作環(huán)境，是保證GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。若在GIS內(nèi)部有金屬微粒存在，導(dǎo)體有劃痕、凸凹不平之處，屏蔽罩安裝不正確，這些都將破壞GIS內(nèi)部的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的性能，破壞電場(chǎng)的均勻性，使得電場(chǎng)發(fā)生畸變，在過(guò)電壓作用下使絕緣擊穿。

5.4 加強(qiáng)新投運(yùn)GIS設(shè)備的巡檢、點(diǎn)檢工作。結(jié)合GIS設(shè)備最容易發(fā)生故障的時(shí)間，是運(yùn)行的第一年這個(gè)特點(diǎn)，因此新投運(yùn)的GIS設(shè)備運(yùn)行人員在設(shè)備剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)管理，加強(qiáng)巡視檢查工作和點(diǎn)檢維護(hù)工作，確保及時(shí)消除缺陷，排除安全隱患，從而達(dá)到減少事件發(fā)生的目的。

5.5 強(qiáng)化SF6氣體的抽檢及復(fù)檢工作。新的SF6氣體運(yùn)到電廠后，必須進(jìn)行抽樣檢查。氣體存放的時(shí)間超過(guò)6個(gè)月以上者，應(yīng)對(duì)SF6氣體進(jìn)行復(fù)檢。

5.6 加強(qiáng)SF6氣體水分的檢測(cè)工作。GIS設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，SF6氣體的水分含量應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并按周期開(kāi)展檢測(cè)，含水量超過(guò)規(guī)定，應(yīng)及時(shí)用SF6氣體處理車(chē)對(duì)SF6氣體進(jìn)行干燥、過(guò)濾，對(duì)含水量較高的氣室抽真空，并用干燥的氮?dú)膺M(jìn)行置換工藝。

作者簡(jiǎn)介：黃炳華（1973，1-），男，漢族，福建順昌縣人，本科學(xué)歷，電力工程師，單位：福建華電技術(shù)經(jīng)濟(jì)中心，研究方向：電氣一次。