110kV GIS设备PT气室异响故障的分析处理

110kV GIS设备PT气室异响故障的分析处理

潘欢

（广东电网有限责任公司广州供电局，广东 广州510000）

摘要：通过整理一起110kV GIS设备PT气室异响故障的分析处理实践，结合PT气室的结构与动作原理，准确分析了PT气室异响故障的原因,有效处理了PT气室异响故障，积累了现场问题处理经验，同时提出了同类型设备的改进建议。

关键词：PT气室；异响；分析处理

1 前言

2022年3月，某220kV变电站110kV GIS设备PT气室在运行中存在明显间歇性异响，现场靠近PT气室可听见明显噼啪声，并伴随偶发高频率异响声。

查阅资料，220kV变电站110kV GIS设备间隔为扩建间隔，于2020年12月投产，GIS设备为上海西门子高压开关有限公司产品，型号8DN8，PT设备（单相）为江苏思源赫兹互感器有限公司，主要参数：（1）型号：JDQXFH-110；（2）额定电压比：110/√3:0.1/√3:0.1 kV；（3）级次组合：0.5/3P；（4）额定输出：30/30VA；（5）制造日期：2020年3月。根据之前的运维记录，投产至今未发现其他缺陷故障。

该GIS产品设计为在检修或试验时无需拆除电压互感器，互感器本体自带隔离装置，实现盆式绝缘子中心导体与器身断开、闭合。可减少GIS本体在电压互感器前端加装的隔离开关装置，节约成本。操作传动杆密封采用进口件双道密封，有效保证产品在充气和抽真空时的密封效果，操作机构采用手动旋转，使动触头沿直线运动，从而实现隔离装置的分合，可手动紧固锁紧螺钉，限制手轮旋转。为监测隔离操作，在操作箱内配有分合行程开关及指示标识，确保分合准确无误。

2 现场检查试验

PT气室异响出现后，立即安排专业人员进行声学成像定位、局放带电测试、气体成分测试等诊断试验。

2.1 声学成像拍摄

采用rhythm便携式声学成像系统对现场进行声学拍摄。选取异响所处的频率范围，并且调节灵敏度对环境产生的干扰最大限度进行排除后，初步判断异响来源PT气室中下部，见图1。

图1 声学成像检测

2.2 气体成分测试

对PT气室进行气体成分测试，SO2含量为2.30ppm（标准为少于1ppm），其余分解物为CO、H2S、H2含量均为0，湿度符合标准。初步推断为低能量放电故障引起SO2分解物较高，气体成分不合格[1]。

2.3 局放带电测试

超声局放测试，可测得明显信号，信号幅值最大为78mV，但该信号无明显周期特征，初步判断为机械振动引起，见图2。

由于该GIS绝缘盘为全金属密封，无预留超高频测试孔，无法使用超高频进行测试，结构紧凑，无法使用高频局放进行检测，无法排除内部存在局放可能性。

图2 超声局放测试

通过综合诊断试验结果，判断PT气室异响来源于气室中下部位置。气室存在明显超声信号，信号幅值较大，但与周期无相关性。受限于设备结构，无法进一步开展超高频及高频测试，无法排除内部存在局放可能性，不能排除因局放引起机械振动及超声信号。

3 设备解体

为保障电网的安全稳定运行，防止异响故障进一步发展，紧急申请停电，将该故障设备解体。

3.1 解体前试验

在隔离断口闭合状态下测试了产品的一次直阻、二次直阻及绝缘电阻，测试结果与出厂报告数值基本一致，在合格范围内。排除PT本体一、二次绕组异常引起的故障，需要在解体后才能做进一步的分析。

3.2 解体PT产品

（1）确认产品内部气体排空彻底后，拆除盆子安装螺栓。

（2） 吊起盆子检查，发现 C 相的螺旋电缆与盆子连接侧的 OT 端头断裂。

（注：该产品为单相产品，只有 A 相器身，而盆子和壳体为三相产品结构。详细结构见图3）

图3 单相结构示意图

（3） 移开盆子，对内部进行检查，故障相的螺旋电缆 OT 端头断裂，导电管、螺旋电缆与屏蔽罩之间有放电痕迹和分解物。OT 端头上压接处黑色的热缩管无明显破损痕迹。C 相螺旋电缆基本处于收缩状态，与其余两根长期受拉变长不同。（见图4）

（4） 检查盆子表面、A 相器身线圈表面、屏蔽件表面、紧固螺栓、隔离断口等其他部位均外观良好、无放电痕迹和松动现象。

图4 屏蔽罩内部放电痕迹及断裂的 OT 端头

3.3 异响原因

通过本次解体，GIS设备PT气室异响振动且气体成分有SO2的原因是由于螺旋电缆的OT端头断裂，在运行电压下造成 C 相导电管悬浮并与屏蔽罩发生放电引起异响振动并产生SO2。

4 异响原因分析

4.1 PT结构及动作分析

操作机构通过手动旋转操作传动杆，使三相导体相当于动触头垂直运动，通过导体运动，使导体与高压线圈上的静触头进行连接并且导体内的弹簧可以增加接触的压力，从而实现隔离装置的分合。故导电管与屏蔽罩之间存在缝隙，没有硬连接，需要采用软导体将屏蔽罩与导电管之间进行等电位连接[2]。

刀闸动触头与绝缘盆采用螺旋电缆进行软连接，动触头才可保持在与绝缘盆相连接的状态下进行垂直运动，当动触头在合位时会保持对螺旋电缆的拉力。

4.2 螺旋电缆OT端头断裂原因分析

在故障产品螺旋电缆返厂后，对 OT 端头材质进行分析，OT 端头符合材质要求。

该GIS设备PT气室刀闸只有手动操作机构，没有电动操作机构，运行时不会操作该刀闸。刀闸一直处于合闸位置，等电位线一直处于拉伸状态，线耳处于受力状态。当线耳断裂时，等电位线收缩，与运行设备断开连接，产生悬浮电位。在等电位线与导电管触碰处产生悬浮电位放电。由于屏蔽罩为一个圆润的碗状结构，屏蔽罩内断裂线耳处于相对均衡电场环境，故其放电痕迹并不明显。

安装OT 端头线耳需要进行一定角度的弯折才可安装，而通过现场对比三条不同等电位线耳的弯折处，发现弯折的位置、形状均不一致，推断线耳弯折为人工进行，并没有使用工装等措施来避免弯折过度情况的发生。线耳弯折过度或反复弯折，将导致金属疲劳，且在运行中又受到持续的拉力作用将加剧金属疲劳，产生裂纹进而断裂。

螺旋电缆的OT 端头断裂的可能原因：在装配前 OT 端头需弯折 90°，而本次装配时 OT 端头时，操作工人未按工艺要求弯折，可能存在多次弯折才使得螺旋线端部居中，OT 端头因此有一定疲劳损伤。产品出厂时需要对隔离断口进行50次分合操作，分合操作时对OT端头的反复推拉，可能由于该OT端头折弯处本身多次弯折已有一定的疲劳受损，在多次分合动作及运输振动，同时在运行中又受到持续的拉力作用将加剧金属疲劳，导致OT端头断裂。

5 结论

通过现场检查、产品解体等分析了110kV GIS设备PT气室异响的原因,有效处理了该220kV变电站110kV GIS设备PT气室异响的故障，积累了现场缺陷处理经验。同时，对同类型设备有如下改进建议：

（1）考虑到等电位线在运行过程中一直处于拉伸的状态下，线耳存在安装工艺问题，将导致同类型故障再次发生，建议对同时期投运的、同型号同批次的其他110kV GIS设备作进一步超声局放检测及SF6气体成分测试。若无超声波和气体成分异常，该产品可以正常运行，后续根据现场检修计划定期检测即可。

（2）厂家后续生产的产品接线端子改为90°直角端子，可避免人工折弯导致的工艺分散性。

（3）修改出厂试验规程，此类型的单相产品增加无器身相工频耐压试验。

参考文献

[1]中国南方电网有限责任公司，电力设备检修试验规程：Q/CSG1206007-2017；

[2] 江苏思源赫兹互感器有限公司，产品说明书