Ｓ 电力安全技术 第１９卷（２０１７年第５期） ＳＦ６分解产物检测在ＧＩＳ故障 诊断中的应用 郭 伟 ，刘韧强２，蒋成杰 ，朱元杰 ，邱 刚 ，周福好 （１．国网安徽省电力公司马鞍山供电公司，安徽马鞍山 ２４３０００； ２．国网安徽省电力公司淮北供电公司，安徽淮北２３５０００） ［摘要］介绍了一例１１０ｋＶ ＧＩＳ设备发生故障跳闸之后，检测人员通过对ｓ 气体分解产物 中的ｓ０２＋ｓ０Ｆ２，Ｈ２Ｓ，ＣＯ等成分含量的检测，快速地查找到故障点所在的气室位置。通过对ｓＦ＾气 体分解产物形成机理的分析和研究，得出运用Ｓ 气体分解产物成分检测技术，不仅可以诊断设备 故障的位置，也可以成为检测设备状态的一种有效手段，利用这一技术为设备的故障诊断和状态检 修。提供有力的科学支撑。 ［关键词］绝缘缺陷；母线故障；六氟化硫；分解产物；诊断方法 ０引言 ＳＦ 气体具有很好的化学稳定性和优异的 电气性能，被广泛应用于ＧＩＳ（Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａ￣ｄ １ ＳＦ。气体分解产物的形成机理 在ＧＩＳ内部存在放电的情况下，ｓＦ 气体分解 和还原过程的化学反应式如下： Ｈ２Ｏ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，气体绝缘全密封组合电器）中。但因 ＧＩＳ的设计、材质和工艺等原因使其内部出现绝缘 缺陷和导电杆连接不良等问题，进而产生局部放电， ＳＯＦ４—— ＳＯ２Ｆ２＋２ＨＦ 造成ＳＦ 气体分解和固体绝缘材料裂解。当局部放 电累积到一定程度时，缺陷会变大，并进一步发展 Ｍ ＳＦ６ 二 ＳＯ４＋２Ｆ＿＿＋ＣＦ ，ＭＦ ．电火花 恢复 ｆ ＩＨ２ｌ。Ｃ成设备故障，导致事故发生，影响电力生产的正常 进行。 ＧＩＳ由断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、 互感器、套管、母线、连接件和出线终端等部分组成， 这些设备或部件全部封闭在接地的金属母线筒中。 如果某一设备或部件出现问题，将直接影响ＧＩＳ的 安全运行。 Ｏ ｓｉｏ， ＳＯＦ２＋２ＨＦ———．．．ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ ｌ ＳＯ２＋２ＨＦ 上述反应式中，Ｃ代表碳元素，Ｍ代表Ａｌ， 目前对Ｓ 电气设备的试验方法主要有电气法 和化学法。电气法一般需在停电时才能使用，而且 试验电压低、电流小，难以检出设备的早期隐患； 化学法中常用ＳＦ 纯度、湿度检测和检漏，这些方 法只能评价安装维护工艺，与内部故障没有直接 Ａｇ，Ｗｕ，Ｃｕ等金属元素，ＣＦ 代表ＣＦ４，ｃ３Ｆ８ 等气体分解产物，ＭＦ 代表产生的固体粉末物质 Ａ１Ｆ３，ＡｇＦ，ＷｕＦ６，ＣｕＦ２等。 由于放电形式的不同，ＳＦ 分解产物的种类和 组分也有所不同。 （１）在电弧作用下，分解产物主要是ＳＯ ， Ｈ２Ｓ，ＳＯＦ２及ＨＦ等。 （２）在火花放电中，分解产物主要是ＳＯ：， 关系。通过分析ＳＦ 电气设备气体中ＳＯ ＋ＳＯＦ２， Ｈ Ｓ，ＣＯ等分解产物的含量，可以快速、准确地 检测出ＧＩＳ内部故障。 一 — 第１９卷（２０１７年第５期） 电力安全技术 Ｓ 但与电弧作用下生成物之间 Ｈ２Ｓ，ＳＯＦ２及ＨＦ等， 的比值有所变化。 表２ ＳＦ６气体分解产物组分 检测指标和评价结果 Ｌ／Ｌ （３）在电晕放电中，分解产物为ＳＯ 及ＨＦ。 （４）在放电和热分解以及水分作用下，气体分 解产物为ＳＯＦ２，ＳＯ２，ＨＦ和ＳＯ２Ｆ２。 （５）当故障涉及固体绝缘材料时，还会产生 ＣＦ４，Ｈ２Ｓ，ＣＯ及ＣＯ２等。 实践表明，以ＳＯ 和Ｈ ｓ气体组分作为判断 被检测设备是否存在故障的特征分解产物，可准确、 快速诊断设备内部缺陷和检测设备的潜伏性故障。 由于组成ＧＩＳ的断路器动触头及其拉杆、隔 离开关导电杆等的主要成分为Ａｌ，Ａｇ，ｗｕ，Ｃｕ 等金属元素，当气室内发生局部放电时，在高温电 弧的作用下，ＳＦ 气体不仅自身会发生分解和复合， 其分解产物与金属元件及ＳＦ 气体中的杂质３者之 间还会发生一系列的化学反应。 ２事故跳闸经过及现场分析情况 某２２０ｋＶ变电站ｌ１０ｋＶ ＧＩＳ，型号为ＺＦＩＯ－ １２６ Ｇ，出厂日期为２０１２－１卜０２，于２０１３－０６－０５ 投运。２０１３－０８－０２Ｔ０２：１ １，１ １０ ｋＶ母差保护动作， 造成Ｉ母母线整段停电。 故障发生后，生产厂专业人员到达现场检查， 未发现１ １０ ｋＶ ＧＩＳ整体外观有明显异常工况痕迹。 之后化验人员对ＳＦ 气体进行成分分析，发现１号 主变７０１１刀闸母线侧气室内ＳＦ 气体主要分解产 物成分含量异常，如表１所示，其中ＳＯ 含量达到 １０２．３４ Ｌ／Ｌ，Ｈ２Ｓ含量达到９．２１ Ｌ／Ｌ；其他气 室数据正常。 根据国家电网公司Ｑ／ＧＤＷｌ８９６－－２０１３ ｇＳＦ 气体分解产物检测技术现场应用导则 ，分解产物 参考指标如表２所示。依据表２，诊断出该气室存 在严重的放电故障；因检测出的Ｈ ｓ气体含量较 高，初步判断放电故障与固体绝缘的分解有关。 表１ 故障气室ｓＦ。气体主要分解产物成分含量 “Ｌ／Ｌ 试验时间 取样部位 ＳＯ ＋ＳＯＦ：Ｈ２ｓ 结论 注： 标示为不大于该值。应在设备到达正常开断额定电 流及以下电流４８ ｈ后进行灭弧气室的检测。ＣＯ和ＣＦ 作 为辅助指标，与初值（交接验收值）比较，跟踪其增量变化 若变化显著，应进行综合诊断。 ３事故处理措施 事故该变电站专业人员迅速与设备生产厂家联 系后，决定将该三工位隔离开关及与其对接的部分 主母线拆卸后运回厂内检修，待返厂检修合格后再 运回现场进行安装对接。 ２０１３－０８－０３，专业人员在现场对故障部位的 三工位隔离开关、主母线壳体与导体进行了拆卸， 并对拆卸后的工程对接面进行紧急处理，同时将拆 卸下来的三工位隔离开关、主母线壳体与导体运回 制造厂检查、分析。 ４设备现场拆检情况 （１）三工位开关内部导体Ｂ相导电杆与电连接 对接位置处有明显烧损现象，同时Ｂ相导电杆与 电连接对接处缝隙较大，现场对此处的连接螺栓拧 动时发现螺栓未紧固。 （２）三工位隔离开关内部Ａ相与Ｃ相导电杆表 面都有明显融蚀痕迹，但Ａ相与Ｃ相导电杆与绝 缘拉杆动触头对接良好，无缝隙和烧损痕迹。 （３）三工位隔离开关的底部有白色粉末。 （４）三工位开关其余部位未见明显异常。 ５设备返厂拆检情况 设备返厂后，厂家专业人员对运回部件进行 了拆卸和检查。经检查，未发现从现场运回的４段 一 一 Ｓ 电力安全技术 第１９卷（２０１７年第５期） 壳体间的内部导体及壳体内部有异常，遂对导体擦 表３三工位隔离开关内的的白色粉末成分分析结果 拭后重新组装，试验测试合格。在拆卸三工位隔离 开关内部导体时，Ａ相与Ｃ相导体拆解均无异常， 但Ｂ相导电杆与电连接处不能完全拆卸，有ｌ组 螺栓因为变形严重已经无法拆解。 三工位隔离开关内部导体具体情况为：Ｂ相电 连接与导体对接处有比较严重的烧损，表面已经变 黑且有缺损现象；Ａ相与Ｃ相导电杆表面有明显 的熔蚀痕迹；Ａ相与Ｃ相电连接无烧损；三相导 （１）通过上述案例的分析结果得出：Ｓ 气体 ６结束语 分解产物（Ｈ Ｓ，ＳＯ：，ＳＯＦ：等）检测法是判断设 体另一侧与触座对接部位无损坏。 ５故障原因分析 根据三工位隔离开关在现场的拆检结果，并结 合返厂拆解结果，分析故障原因如下。 （１）在设备现场对接安装过程中，未将Ｂ相三 工位隔离开关的触头与导电杆的连接螺栓拧紧，使 得对接导体的压接力不够，接触电阻大，在长时间 带电运行后，对接导体处的温度升高，接触电阻随 之升高，接触电阻的升高又会导致连接部位的温度 更快速地升高，如此造成恶性循环。 当导体连接处的温度超过导体熔点后，导体 熔化，使内部电场失稳，以致发生畸变，先引起Ｂ 相与Ａ相之间发生放电击穿，再导致三相之间放 电击穿。导体之间的放电击穿引起熔化的导体熔液 飞溅，以致在三工位内部发生热喷现象。 热喷使得高温熔液飞溅至另外２相导电杆的位 置，造成Ａ，Ｃ相导电杆表面被熔蚀。三相导体相 互间的放电击穿引起三相短路以及对地短路，进而 引起Ｉ母整段停电。同时因为Ｂ相导体是起始烧损 部位，电连结与导体连接处产生了比较严重的烧损 变形现象。 （２）Ｂ相三工位隔离开关的触头与导电杆的连 接处螺栓未拧紧，２者之间存在间隙，触头与导体 之间产生悬浮电位。在运行电压和电动力的作用下， 悬浮放电发生的电弧放电，以及短路故障时发生的 电弧放电使ＳＦ 气体发生分解。Ｓ 气体的分解产 物再与金属蒸气如Ａ１，Ａｇ，Ｗｕ蒸气等进一步化 合生成Ａ１Ｆ，，ＡｇＦ，ＷｕＦ 等金属化合物白色粉末， 覆盖在设备内部元件上。对三工位隔离开关内的白 色粉末进行Ｘ荧光元素成分分析，其分析结果如表 ３所示。 一９一 备故障位置和设备潜伏性缺陷的重要方法之一，该 方法具有定位准确、灵敏度高、方便快捷、受现场 环境干扰小等优点，应用前景很广。 （２）ＧＩＳ对设计、绝缘材料的选材、零部件加 工的精度及组装工艺等要求极高，应选派实践经验 丰富、技术精湛、责任心强的人员进行驻厂监造和 验收，不放过任何一个细节，确保设备不带病出厂。 （３）目前国内ＧＩＳ采用单元运输、现场组装的 安装方式，由于ＧＩＳ内部空间狭小，对其在制造、 组装、运输及安装等过程中的任何一个细节控制不 严，都会给设备留下安全隐患。因此，产品在厂内 组装及现场安装过程中，应严格按照安装作业指导 书的规定作业，提高安装质量和设备的可靠性，以 消除人为因素造成的现场运行问题。 （４）ＧＩＳ现场安装完毕后应按照设备交接试验 规定进行各项试验，其中交流耐压试验是检测电气 设备绝缘强度最直接的方法，能有效地发现电气设 备存在的各类绝缘缺陷（包括包装、运输、储存和 安装调试中的损坏，整体受潮等）。气体分解产物 检测法 超声波局放试验及超高频局放试验可以发 现设备内部接触不良或松动、颗粒及异物、高压导 体尖刺等放电性缺陷，为ＧＩＳ缺陷诊断及故障排除 提供有力的技术支持。 参考文献： ‘ １国家电网公司科技部．Ｑ／ＧＤＷ １８９６—２０１３ ＳＦ 气体分 解产物检测技术现场应用导则［Ｓ】．北京：中国电力出版 社，２０１３． ２季严松，王承玉，杨韧，等．ＳＦ 气体分解产物检测 技术及其在ＧＩＳ设备故障诊断中的应用［Ｊ】．高压电气， ２０１１，４７（２）：１００－１０３． ３毛建坤，汤会增，洪西凯，等．ＳＦ 气体分解物组份检测 法在ＧＩＳ局部放电故障诊断中的应用［Ｊ］．电气技术，２０１６， 第１９卷（２０１７年第５期） 电力安全技术 Ｓ 对２起开关柜检修触电事故的分析 曹 辉，黄 山，陈 达 （国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江温州 ３２５０００） ［摘要］以２起开关柜检修时发生的人身触电事故作为案列，结合日常开关柜检修任务、设 备情况、检修人员等几方面，进行多维度分析，提出了针对性的预防措施，并结合安全培训实际情况， 对进一步做好开关柜检修安全培训工作提出了具体建议。 ［关键词］开关柜；触电；检修；多维度 ０引言 （３）在本次工作许可前，工作许可人未再次核 对检查设备，未及时发现３４３开关已被拉出，误认 ２０１５年３月，某２家电力公司相继发生２起 为设备仍维持原有冷备用状态，安全措施不完备。 因开关柜检修工作造成的人身触电事故，造成１死 （４）现场工作负责人没有认真履行监护职责， １伤。事故发生后，２公司均对事故发生的原因进 现场到岗到位管理人员未认真履行监督职责，未能 行了公司、部门、班组３级分析，同时针对事故对 掌控现场的关键危险点。 广大职工开展了３级安全教育。 ２触电事故２ １触电事故１ ２０１５－０３－２３，在另一家电力公司ｌ １０ ｋＶ某变 ２０１５－０３－１８，在某电力公司１１０ ｋＶ某变电站 电站ｌ号主变单元春检试验过程中，１名工作人员 ３５ ｋＶ Ｉ段母线故障抢修过程中，１名工作人员误 误将ｌ号主变１０ｋＶ侧５０１开关后柜上柜门母线桥 入线路侧带电的３４３开关柜，因触电引起灼伤事故。 小室盖板打开（内部有未停电的１０ｋＶ ３号母线）， 对这次事故发生的原因进行了分析，结论如下。 造成１名工作人员触电身亡。对此次事故发生的原 （１）检修人员自我防护意识不强，在没有核对 因进行了分析，结论如下。 设备名称、编号的情况下打开柜门进行工作，导致 （１）检修人员未经工作负责人允许，擅自打开 误入带电间隔，是造成事故的直接原因。 ５０１开关后柜上柜门母线桥小室盖板，碰触带电部 （２）检修人员擅自改变设备状态，强行打开开 位，属严重违章行为，是造成事故的直接原因。 关柜内隔离挡板，是造成事故的主要原因。 （２）作业现场危险点辨识不全面，现场工作人 特臻特臻辩稚麟瓣司簪雅稚稚臻谁稚辨瓣耩稚鼯稚鞲稚鼯鼯稚辩鞲蜷赫赫特稚臻臻媾臻臻赫赫帮糖嚣稚稚稚瓣榷嚣帮赫稚浆辩鼯带特臻鞲辨鼯臻稚辨鼯赫稚臻辨稚稚器稚稚稚鼯帮稚器稚稚船帮稚蜷特稚稚嚣稚糖稚 １７（８）：９９－１０２． 备检测与监督工作。 蒋成杰（１９６８一），男，高级技师，主要从事高压电气设备检修、 维护等工作。 来稿日期：２０１６—１１－２０。 朱元杰（１９９１一），男，工程师，主要从事高压电气设备检修、 作者简介： 维护等工作。 郭伟（１９７Ｏ一），男，工程师、技师，主要从事油、气检测与 邱刚（１９６８一），男，助理工程师，主要从事变电设备直流系 监督，高压电气设备故障诊断及在线装置研究等工作，ｅｍａｉｌ： 统的检修及维护工作。 ｌｒｑ８７１０＠１６３．ｃｏｒｎ。 周福好（１９７２一），男，助理工程师，主要从事变电设备直流系 刘韧强（１９７Ｏ一），男，高级技师，主要从事电力系统油、气设 统的检修及维护工作。 一 一