1、GIS 组合电器在大强煤矿 66kv 变电所使用过程中存在的问题分析摘要：通过对大强煤矿变电所在用 66kv GIS 组合开关电气设备出现故障的原因进行详细分析，介绍该型设备因检修时间过长给煤矿安全生产带来的安全隐患，提出改进意见。 关键词：组合电器 绝缘子 沿面放电 GIS 也称为封闭式组合电器，核心元件是罐式断路器。与常规的敞开式高压电器设备相比，GIS 占地面积及体积小，维护周期长或不需检修，受环境影响小，但其检修或故障处理时间长。大强矿变电所 GIS 组合电器投运后，先后二次出现故障，造成煤矿变电所长时间单电源供电，给煤矿的生产及安全工作带来了巨大的隐患。 1.大强矿变电所运行情况 大
2、强矿 66kV 变电所由两回 66kV 电源取自文华一次变电所，使用 2台 SFZ11-25000/66 主变，66kV 组合电器为全桥接线。华强甲线（华甲线）带 1#主变压器、华强乙线（华乙线）带 2#主变压器、66kV 组合电器皆于12 年送电运行。 2.66kv 组合电器故障及原因分析 2.1 第一次故障 2.1.1 故障概况 华甲线带 1#主变压器全负荷运行，华乙线带电，66KV 母联热备用。在某日对 2#主变进行了继保试验，在试验结束恢复送电过程中，华乙线文华一次变出口开关跳闸。调度汇报华乙线过流、短路，距离约为30km。 当日下午巡线完毕未发现问题，华乙线恢复送电。大强变电所人员开
3、始操作，准备恢复华乙线热备用，合上 78714 开关后，2 段母线带电运行正常后，在 2#主变甲刀闸合闸后，华乙线过流，对应间隔距离保护动作，开关再次跳闸。 2.1.2 故障点排查 故障发生后，拉回 78714 开关后，华乙线送电正常。初步判断故障点在 78714 开关后侧。 变电所后台机信息显示，两次跳闸均在 2#主变甲刀闸合闸后发生。组合电器外观无异常，合闸指示正常，气室间隔 SF6 压力显示正常。初步确定是组合电器 2#主变甲刀闸间隔内故障。 对 2#主变甲刀闸进行绝缘电阻测试，从结果看，确定 2#主变甲刀闸间隔内故障，2#主变甲刀闸相间及对地绝缘降低，送电时发生短路故障，导致华乙线一次
4、变出口侧跳闸。 后对 2#主变压器套管处进行相间、对地绝缘电阻测试，78724 开关分位，2#主变压器乙刀闸合位，78724J3 分位，相间对地绝缘电阻均大于1000 M。78724 开关合位，2#主变压器乙刀闸合位，78724J3 分位，2#主变压器甲刀闸分位，相间对地绝缘电阻均大于 5 M。78724 开关气室气体无异味，2 段母线气室气体有异味，故障时 78724J1 接地开关铜排发热。判断故障点为 2#主变压器甲刀闸和 78724J1 接地开关（三工位隔离接地开关） 。 2.2.3 故障原因分析 打开三工位隔离接地开关，发现 A、C 相动触头相间绝缘子上侧表面发黑，两侧有烧灼痕迹，A、
5、C 相动触头与 A、C 接地刀闸静触头间有放电拉弧痕迹，两端触头烧灼严重，A、C 接地端口屏蔽罩烧损。接地断口开距大且固定，并与隔离开关断口大小一致，不存在断口绝缘介质击穿的可能性。从燃弧痕迹分析，燃弧源于绝缘子侧面于导体相接处，结合开关内部导体的三相平衡绝缘水平，判断不是 SF6 气体直接击穿所致。对取下的绝缘子进行测试，测得绝缘电阻为 400 M 左右。简单处理后，测得绝缘电阻大于 1000 M，并通过 184kv 持续 1min 的工频耐压试验。说明绝缘子性能在故障后恢复良好，不存在质量问题。 2.2.3 故障处理 处理内容包括：对刀闸进行更换；对 78724 开关间隔、2#主变甲刀闸间
6、隔进行抽真空处理，皆持续 24 小时；对 78724 开关、2#主变甲刀闸间隔进行充气；对 2#主变电源侧避雷器间隔进行放气、避雷器拆除及抽真空；对 2#主变电源侧避雷器间隔进行充气；2#主变电源侧避雷器间隔充气后静置。对 2#主变甲刀闸进行耐压试验，试验合格。 2.2.4 华乙线乙刀闸第二次故障 隔日恢复华乙线及 2#主变热备用运行，华乙线再次跳闸。一对组合电器进行检查，二对华乙线巡视，初步确定是华乙线乙刀闸故障。对华乙线乙刀闸放气，拆开华乙线乙刀闸间隔后发现动触头 B、C 相相间绝缘子有烧灼痕迹，确定是该刀闸故障。 经分析，连续二次短路故障产生的大电流及高温高热对绝缘子造成损伤，而在故障后
7、没有对此绝缘子进行工频耐压试验，从而在运行华乙线乙刀闸运行中发生故障。 2.2.5 故障原因结论 根据分析及测试结果，在基本排除绝缘子本身质量、气体绝缘介质等问题后，结合故障绝缘子的燃弧痕迹分析后认为，内部悬浮微粒或污染物进入了故障绝缘子表面区域，改变了绝缘子表面区域的空间电场分布，导致局部电场发生畸变，最终由悬浮微粒或污染物引导绝缘子沿面放电，产生故障。 3.大强变电所组合电器使用过程存在的安全隐患 3.1 避雷器参数不合理 从运行以来，先后发生两次短路事故，在处理故障的过程中，又发现 6 组避雷器额定电压与系统电压不匹配等问题。 对新安装设备进行耐压试验时，发现在华乙线路进口、2#主变电源
8、侧各一组及出线侧后加装四组共六组避雷器，型号为 Y10WF-108/281，其额定电压为 110KV，与大强矿变电所的 66KV 电压系统不匹配，在雷电冲击及操作冲击时产生的残压较高，对设备安全运行带来隐患；且避雷器没有隔离刀闸开关，直接安装在母线上，试验时，需要先放出 SF6 气体、拆除避雷器，试验后恢复，至少需要二天时间，存在安全隐患。 3.2 气室间隔过大 设备的 5、17 等气室的间隔室过大，气室内集成设备过多，发生故障概率大幅度增加，当某台设备发生故障时，气体绝缘强度降低，对其他设备的绝缘都造成一定程度的降低，都需要打开气室进行检修，造成较长停电时间。 3.3 检修时间过长 综合故障
9、处理过程，从组织设备配件到检修完成恢复正常送电，处理故障繁琐冗长，修复费用高昂，至少需要十天以上，在此期间变电所单电源供电，如果在此期间运行回路系统发生故障，变电所将失去电源，造成变电所长期停电的事故，违反 2011 年版煤矿安全规程相关规定。对矿井安全生产带来极其严重的安全隐患。 4.预防措施 4.1 管理措施 加强 GIS 故障检修的调试与安装监督管理工作，特别是现场安装环境、各气室密封面的检查处理等管理工作，确保密封良好，严防安装期间有悬浮微粒进入气室内部，避免发生此类事故。发生故障后，可使用红外线热像仪对绝缘子进行温度检测，以判断是否发生局部放电现象，初步确定故障范围；必须查清关联原因
10、后方可送电，防止扩大事故范围；必须严格按照 GB50150-2005电气装置安装工程电气设备交接试验和DL/T596-2005电气设备预防性试验规程的规定进行试验。 4.2 系统改造 将 6 组 110kV 系统使用的避雷器更换为 66kV 系统使用的避雷器，进线的 2 组避雷器由气室内改接气室外；将出线的 4 组避雷器改接到与电压互感器并联共用同一隔离开关。 增加一回 66KV 电源应急系统，在华甲、乙线和甲开关前，通过二组隔离开关、一组断路器、二组隔离开关，将 66kv 电源引到 1#、2#主变乙开关后、1#、2#主变前，当二套组合电器均发生故障时，直接为主变压器提供应急电源，保证变电所正常供电。 5.结语 煤矿变电所是一类负荷，要求供电可靠性高。而本变电所选用的66KVGIS 组合电器，由于生产设计、设备选用等存在一定问题，检修繁琐、时间冗长，运行 1 年多就出现故障，需进行技术改造，因此给煤矿生产带来极大的安全隐患及资金浪费，所以在煤矿变电所的设备选型时，必须综合考虑设计、技术、设备质量及安全可靠性等因素，以确保煤矿安全供电。 作者简介： 王树臣（1963-） ，男，黑龙江鸡西人，1984 年毕业于黑龙江科技学院电气自动化专业，大学，高级工程师，现任铁法能源公司机电处处长。
