摘要：針對臨沂供電公司的一起GIS 組合電器事故，運用常規與非常規化學、電氣試驗手段，對GIS SF6 CT 氣室中閃絡故障前后氣體成份及CT 氣室內的材料進行排查試驗，分析了事故原因，指出事故是由內置式CT 氣室內的丁腈橡膠板中的腐蝕性硫與氣室內觸頭等鍍銀件反應形成硫化銀，最終形成導電通道，引起CT 氣室閃絡擊穿。對此類典型故障進行了詳細的分析總結，具有典型的指導意義。

0 引言

GIS 組合電器以其結構緊湊、絕緣性能良好、維護量小等優點，在近年城市電網建設中被廣泛采用。但GIS 組合電器發生事故時處理難度較大，恢復供電慢[1]，事故處理費用高，為GIS 組合電器的使用帶來了隱患。臨沂電網2007 年間投產的平頂山高壓開關廠生產的LW105—252W 型GIS 設備，于2008 年7 月間1 個間隔的CT 氣室出現閃絡擊穿故障，母差保護動作。事故的過程、現場調查結果、事故原因分析值得重視和借鑒。

1 設備試驗及投運情況

1.1 故障前試驗情況

2007 年，220 kV 甲變電站(簡稱甲站)由電建公司完成了全部電壓等級GIS 組合電器的安裝工作，電建試驗所對組合電器的SF6 氣體壓力、微水量、泄漏量、密度控制器檢測合格，電氣單元設備試驗合格，老練試驗、耐壓試驗執行220 kV 的電器設備標準，其中耐壓試驗使用電壓為395 kV，時間為1 min，各項試驗全部通過。甲站2007 年3 月投運。

2008 年3 月11 日(春檢)，故障間隔所有氣室微水試驗數據合格且壓力無異常變化。

1.2 故障后試驗情況

故障后，經檢查各氣室SF6 氣體壓力正常，錄波儀記錄事故前運行電流80～140 A，故障電流10～13 kA，對檢出SO2、H2S 氣體的CT 氣室解體后發現CT 氣室內有大量白色粉末物，靠斷路器側絕緣盆子上附著大量黑色粉末物，電連接變黑，電連接基座有少量金屬灼傷痕跡。

(1)SF6 微水測試

故障氣室微水嚴重超標，達800 ppm 。

(2)SF6 氣體SO2、H2S 檢測故障后對故障間隔用SO2、H2S 進行定量檢測,結果兩次故障均在檢出SO2、H2S 的SF6 CT 氣室中，解體后找到故障閃絡部位。

(3)CT 氣室氣體成分組份分析

動態離子分析儀遷移波譜峰值差與樣氣雜含量及污染等級關系見表1[2]。本次試驗采用GAS 動態離子分析儀進行試驗，試驗果見表2。

表 1 遷移波譜峰值差與樣氣雜質含量及污染等級關系

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動態離子對SF6 氣體雜質總含量及污染情況檢測結果表明：

1)1 母線#1#2 氣室均無雜質污染;

2)甲乙一線斷路器，1 號主變下位 CT，1 號主變斷路器氣室，丙甲一線斷路器低度污染;

3)甲乙一線上位 CT，1 號主變上位CT，丙甲一線下位 CT 氣室中度污染;

4)甲乙一線下位 CT(故障后)，丙甲一線上位CT 氣室高度污染。解體檢修時發現，丙甲一線上位CT 氣室(未發生故障)斷路器側絕緣盆子上附著少量黑色粉末物，電連接變黑，該氣室已處在將要發生事故的臨界狀態。

黑色固體粉末成分為Ag2S，故障后黑色固體粉末主要成分為硫化銀、碳等。

2 故障原因分析、腐蝕機理與驗證

2.1 故障原因分析

平高CT 互感器氣室與母線刀閘氣室相通(CT 內置)，在該氣室內觸頭、絕緣子、電連接、基座等處均采用鍍銀工藝(Ag)，其電連接桿采用鋁合金材料(AL)，SF6氣體中含有元素S。SF6在常溫常壓下具有高穩定性[3]，只有在有局放、電暈放電、電弧放電等情況下，才可能分解形成化學性質不穩定的具腐蝕性的硫化物，進而最終與SF6氣室中鍍銀件形成硫化銀。

常規CT 氣室中使用的化工材料如化學脂、漆包線、聚脂薄膜(或絕緣紙)、酚醛層壓板等均不應含腐蝕性硫，與平高廠溝通后確認在CT 氣室內還使用了2張硫化橡膠板(又名無油橡膠、丁腈橡膠)。最終確定CT 氣室中的腐蝕性硫應來自于橡膠板中未膠鏈好的硫磺。

2.2 腐蝕性硫化銀形成機理

CT 氣室中主要金屬材料除了有鍍銀件外，還有鋁合金導電桿及其他金屬成分，當氣室中所有鍍銀層全部被腐蝕并飽和后，其他金屬成分會進一步腐蝕。銀可與很微量的硫離子或硫化氫氣體，發生下列化學反應：

2Ag++S2--Ag2S(黑色產物)

產生灰黑色硫化銀，隨著反應加劇，硫化銀增多增厚，銀表面顏色便逐步由白變黃變灰最后變黑。

2.3 機理驗證

針對2006-2007 年間投產的平高生產的LW105—252W 同型號GIS 設備，進行監督排查。結果發現220kv220kv 丙站丙午二線下位 CT 氣室高度污染，解體檢修時發現，其下位 CT 氣室(未發生故障)斷路器側絕緣盆子上附著少量黑色粉Ag2S 末物，電連接變黑，該氣室已處在將要發生事故的臨界狀態。

3 結論與建議

220 kV GIS CT 氣室在運行1 年后頻繁閃絡故障是由于使用了丁腈橡膠板而引起。建議使用電工絕緣紙板代替丁腈橡膠板，并對運行設備的CT 氣室進行SF6 分解氣體產物試驗，并對設備檢修后運行情況進行跟蹤。

(1)帶電檢測故障氣室的SO2,H2S 氣體的含量。

(2)在故障氣室的SO2,H2S 氣體的含量，不嚴重超標的情況下，帶電檢測故障氣室SF6 氣體的污染物含量。

(3)根據以上兩項的檢測數據分析，可以引進專用氣相色譜技術進行進一步故障診斷及處理。SF6 氣體設備運行中，由于載流體接觸不良、絕緣老化等原因，會出現過熱、局部放電等故障。便便攜式SF6 專用氣相色譜儀可快速、準確、可靠地進行在線氣體樣品分析，通過檢測SF6 分解物總量及SO2、H2S、CO、CO2 、HF 等特征氣體含量，判斷內部故障的性質及準確的故障定位。

參考文獻

[1] 梁之林,時朱大銘, 張英杰, 等. 兩起GIS 組合電器事故原因分析及建議[J]. 電力設備, 2007(7)：68-70.

[2] IEC 60480-2004, Guidelines for the Checking and Treatment of Sulfur Hexafluoride (SF6) Taken from Electrical Equipment and Specification for Its Re-use[S].

[3] 張曉星, 姚堯, 唐炬, 等. SF6 放電分解氣體組分分析的現狀和發展[J]. 高電壓技術，2008(4): 37-42，120.