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

0 引言

GIS 組合電器以其結(jié)構(gòu)緊湊、絕緣性能良好、維護(hù)量小等優(yōu)點，在近年城市電網(wǎng)建設(shè)中被廣泛采用。但GIS 組合電器發(fā)生事故時處理難度較大，恢復(fù)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(wǎng)2007 年間投產(chǎn)的平頂山高壓開關(guān)廠生產(chǎn)的LW105—252W 型GIS 設(shè)備，于2008 年7 月間1 個間隔的CT 氣室出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿故障，母差保護(hù)動作。事故的過程、現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果、事故原因分析值得重視和借鑒。

1 設(shè)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(shè)備試驗合格，老練試驗、耐壓試驗執(zhí)行220 kV 的電器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，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)，故障間隔氣室微水試驗數(shù)據(jù)合格且壓力無異常變化。

1.2 故障后試驗情況

故障后，經(jīng)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(fā)現(xiàn)CT 氣室內(nèi)有大量白色粉末物，靠斷路器側(cè)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(yán)重超標(biāo)，達(dá)800 ppm 。

(2)SF6 氣體SO2、H2S 檢測故障后對故障間隔用SO2、H2S 進(jìn)行定量檢測,結(jié)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(luò)部位。

(3)CT 氣室氣體成分組份分析

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

表 1 遷移波譜峰值差與樣氣雜質(zhì)含量及污染等級關(guān)系

|<12>>

動態(tài)離子對SF6 氣體雜質(zhì)總含量及污染情況檢測結(jié)果表明：

1)1 母線#1#2 氣室均無雜質(zhì)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(fā)現(xiàn)，丙甲一線上位CT 氣室(未發(fā)生故障)斷路器側(cè)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(fā)生事故的臨界狀態(tài)。

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(jī)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(nèi)置)，在該氣室內(nèi)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(wěn)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(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的具腐蝕性的硫化物，進(jìn)而終與SF6氣室中鍍銀件形成硫化銀。

常規(guī)CT 氣室中使用的化工材料如化學(xué)脂、漆包線、聚脂薄膜(或絕緣紙)、酚醛層壓板等均不應(yīng)含腐蝕性硫，與平高廠溝通后確認(rèn)在CT 氣室內(nèi)還使用了2張硫化橡膠板(又名無油橡膠、丁腈橡膠)。終確定CT 氣室中的腐蝕性硫應(yīng)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(jī)理

CT 氣室中主要金屬材料除了有鍍銀件外，還有鋁合金導(dǎo)電桿及其他金屬成分，當(dāng)氣室中鍍銀層全部被腐蝕并飽和后，其他金屬成分會進(jìn)一步腐蝕。銀可與很微量的硫離子或硫化氫氣體，發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：

2Ag++S2--Ag2S(黑色產(chǎn)物)

產(chǎn)生灰黑色硫化銀，隨著反應(yīng)加劇，硫化銀增多增厚，銀表面顏色便逐步由白變黃變灰后變黑。

2.3 機(jī)理驗證

針對2006-2007 年間投產(chǎn)的平高生產(chǎn)的LW105—252W 同型號GIS 設(shè)備，進(jìn)行監(jiān)督排查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)220kv220kv 丙站丙午二線下位 CT 氣室高度污染，解體檢修時發(fā)現(xiàn)，其下位 CT 氣室(未發(fā)生故障)斷路器側(cè)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(fā)生事故的臨界狀態(tài)。

3 結(jié)論與建議

220 kV GIS CT 氣室在運行1 年后頻繁閃絡(luò)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(shè)備的CT 氣室進(jìn)行SF6 分解氣體產(chǎn)物試驗，并對設(shè)備檢修后運行情況進(jìn)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(yán)重超標(biāo)的情況下，帶電檢測故障氣室SF6 氣體的污染物含量。

(3)根據(jù)以上兩項的檢測數(shù)據(jù)分析，可以引進(jìn)專用氣相色譜技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步故障診斷及處理。SF6 氣體設(shè)備運行中，由于載流體接觸不良、絕緣老化等原因，會出現(xiàn)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(zhǔn)確、可靠地進(jìn)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(nèi)部故障的性質(zhì)及準(zhǔn)確的故障定位。

參考文獻(xiàn)

[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(shè)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(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 高電壓技術(shù)，2008(4): 37-42，120.

|<<<12