摘要：針對臨沂供電公司的一起GIS組合電器事故，運(yùn)用常規(guī)與非常規(guī)化學(xué)、電氣試驗(yàn)手段，對GISSF6CT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(yàn)，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(diǎn)，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(shí)處理難度較大，恢復(fù)供電慢[1]，事故處理費(fèi)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(gè)間隔的CT氣室出現(xiàn)閃絡(luò)擊穿故障，母差保護(hù)動(dòng)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(yàn)及投運(yùn)情況

    1.1故障前試驗(yàn)情況

    2007年，220kV甲變電站(簡稱甲站)由電建公司完成了全部電壓等級(jí)GIS組合電器的安裝工作，電建試驗(yàn)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(yàn)合格，老練試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)執(zhí)行220kV的電器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，其中耐壓試驗(yàn)使用電壓為395kV，時(shí)間為1min，各項(xiàng)試驗(yàn)全部通過。甲站2007年3月投運(yùn)。

    2008年3月11日(春檢)，故障間隔氣室微水試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格且壓力無異常變化。

    1.2故障后試驗(yàn)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(yùn)行電流80～140A，故障電流10～13kA，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)800ppm。

    (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SF6CT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(dòng)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(jí)關(guān)系見表1[2]。本次試驗(yàn)采用GAS動(dòng)態(tài)離子分析儀進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)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(jí)關(guān)系

    動(dòng)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(hào)主變下位CT，1號(hào)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(hào)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(shí)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(yàn)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(huì)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(yàn)證

    針對2006-2007年間投產(chǎn)的平高生產(chǎn)的LW105—252W同型號(hào)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(shí)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

    220kVGISCT氣室在運(yùn)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(yùn)行設(shè)備的CT氣室進(jìn)行SF6分解氣體產(chǎn)物試驗(yàn)，并對設(shè)備檢修后運(yùn)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(xiàng)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(yùn)行中，由于載流體接觸不良、絕緣老化等原因，會(huì)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(shí)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]IEC60480-2004,GuidelinesfortheCheckingandTreatmentofSulfurHexafluoride(SF6)TakenfromElectricalEquipmentandSpecificationforItsRe-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.