ABB类盆式绝缘子气孔问题

对盆式绝缘子开裂引起组合电器故障的分析作者：常滨吴学超宋馨张黎明来源：《硅谷》2014年第22期摘要本文首先描述了一起因盆式绝缘子开裂导致组合电器故障的案例，包括设备故障过程、现场检查情况、设备解体情况以及故障处理情况，分析了故障原因;随后结合该类型故障情况，给出了组合电器盆式绝缘子投运前及运行中的质量控制措施。

关键词盆式绝缘子;组合电器;故障;开裂中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0162-02组合电器（GIS）具有可靠性高、维护方便、占地面积小等优点，已在电网内得到广泛的应用。

盆式绝缘子是组合电器的重要组成部件，因此它质量的好坏将直接影响组合电器的安全、可靠性能。

盆式绝缘子一般可分为通气型和不通气型，也就是俗称的“通盆”和“死盆”，相关国家标准对它们的技术要求是相同的。

盆式绝缘子的浇筑工艺要求较为严格，工艺控制不好将会使其内部产生内应力，运行一段时间后可能开裂，因此因盆式绝缘子质量不良导致组合电器故障的事件时有发生[1-4]。

本文针对一起因盆式绝缘子开裂导致组合电器故障的案例，描述了故障过程，叙述了现场检查、解体及故障处理情况，分析了故障原因;随后结合该类型故障情况，给出了组合电器盆式绝缘子投运前及运行中的质量控制措施。

1 一起盆式绝缘子开裂导致的组合电器故障1）设备故障过程。

2013年10月16日22：43，某变电站220kV-5乙母差保护动作，母联2245乙、东杨一2215、受总2203开关跳闸。

故障前2203、东杨一2215、225乙-9PT在5乙母线运行;2204、东杨二2218、224乙-9PT在4乙母线运行，2245乙开关合闸，2244、2255开关分闸，站内一次接线图如图1所示。

图1 变电站一次接线图故障录波图及保护报告显示，5乙母线由A、B两相短路发展为三相短路，并伴有弧光接地，故障后13 ms跳B相、17 ms跳A相、22 ms跳C相，最大故障电流约为16.7 kA。

500kV GIS母线盆式绝缘子短路故障处理及原因分析摘要：详细介绍某水电站500kV GIS母线盆式绝缘子短路故障发生，故障查找和处理过程，相关原因分析，总结故障处理经验，提出相应的改进建议和预防措施。

关键词：500kV；GIS；盆式绝缘子；短路故障0 引言气体绝缘组合电气设备（Gas Insulated Switchgear，GIS）因其具有可靠性高、检修周期长、受环境干扰影响小、占地面积小及安装周期短等优点，在高压输电领域获得了非常广泛的应用。

但近年来GIS设备故障时有发生，由于其封闭性的特点，GIS故障点的查找比敞开式设备复杂，检修和恢复时间也较长。

GIS装设的绝缘件通常为环氧树脂材质，主要是起到支撑导体和对外壳绝缘的作用。

形状有盆、棒、筒、盘等型式，以盆式绝缘子较为常见。

其中密闭盆式绝缘子，还能够隔绝相邻气室的气体，保持气室相对独立性，便于检修和气体作业。

由于GIS 体积小，结构紧凑，其内部绝缘问题一直是威胁GIS 安全稳定运行的故障隐患。

根据国际大电网会议（CIGRE）1996 年向世界范围内的用户调查，所有故障的20%以上属于绝缘故障。

1 故障概况2018年5月15日20时30分，某水电站500kV GIS 5132开关合闸，5B主变复电。

正常运行约1分47秒后，该水电站5B变压器保护A/B套主变差动保护动作，5132开关跳闸。

该电站GIS电压等级为500 kV，GIS为三相独立式结构，额定电压为550kV，额定电流为5000A，绝缘气体为纯SF6气体绝缘，绝缘件为环氧树脂浇注而成的盆式绝缘子。

设备型号为ZF8A-550，外壳外径和壁厚分别为508mm、8mm，导体外径和壁厚分别为160mm、10mm，主接线方式分为4/3和3/2接线两种方式。

2 故障定位与检查2.1 保护装置动作情况分析查看保护装置动作报告，A套装置显示：“2018-05-15 20：32：11：534 主变差动保护动作”，B套装置显示：“2018-05-15 20：32：11：532 主变差动保护动作”。

特高压交流盆式绝缘子缺陷对电场分布的影响摘要：为了研究缺陷对特高压盆式绝缘子电场分布的影响，采用有限元软件ANSYS建立了特高压盆式绝缘子的基本计算模型，研究了气体间隙、凸起和凹陷等缺陷对盆式绝缘子电场分布的影响。

结果表明，气体间隙长度越大，宽度越小，引起的场强越高；凸起和凹陷呈现出的场强峰值及电场分布规律均与其尺寸无关，电场增强系数与其位置无关；附着金属颗粒会显著增强其边缘的电场强度，电场增强系数随颗粒径向位置的增大而减小，随颗粒狭长程度的增大而增大；悬浮导电颗粒影响下，导电颗粒尺寸越大，距盆体表面越近，则盆体表面最大场强越高；内部气泡的电场增强系数与其尺寸及其在盆体内的位置无关。

在研究的几种缺陷里，附着金属颗粒增强电场的影响最大，悬浮金属颗粒影响的区域范围最广。

鉴于此，本文是对特高压交流盆式绝缘子电场分布进行研究，仅供参考。

关键词：特高压；盆式绝缘子；缺陷；ANSYS；气隙引言气体绝缘开关设备（ｇａｓｉｎｓｕｌａｔｅｄｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，ＧＩＳ）比传统的敞开式高压配电装置占地面积更小，更为安全可靠和环保，在我国超、特高压变电站中得到了广泛应用。

盆式绝缘子在ＧＩＳ中起着支撑导体、隔离气室和电气绝缘的作用。

其性能好坏关乎整个电力系统的安全运行。

绝缘子表面电场畸变和局部电场集中是引起盆式绝缘子闪络的主要原因。

闪络通常发生在金属电极、环氧树脂绝缘子和SF６气体３者交界处。

安装外屏蔽电极（屏蔽罩）可以改善交界处电场强度和绝缘子表面电场分布。

特高压交流示范工程中采用的盆式绝缘子的电压等级更高，结构更复杂，因此其电场问题更加突出。

合理设计盆式绝缘子的屏蔽罩结构可以有效改善其电场分布，增大盆式绝缘子的安全裕度。

一、计算模型在特高压交流示范工程中，GIS采用的盆式绝缘子主体为环氧–氧化铝复合材料，通过法兰固定在GIS筒壁上，其中心导体与母线连接，起导通电流的作用。

在盆式绝缘子中心导体侧安装有屏蔽罩抑制放电场，在法兰侧有屏蔽环均衡电场。

一起罐式断路器盆式绝缘子放电导致母线跳闸故障分析干强摘要：分析了金官换流站561交流滤波器561断路器A相盆式绝缘子放电原因，并提出防止罐式断路器盆式绝缘子绝缘性能下降的相关措施。

关键词：罐式断路器；盆式绝缘子；内部放电Analysis of Bus Trip Fault Caused by Discharge of Pot Insulator in Tank Circuit BreakerGanqiang(Jinguan Bureau, CSG EHV Power Transmission Company, DaLi,Yunnan 671000)Abstract:Discharge causes of A-phase basin insulator of 561 AC filter 561 circuit breaker in Jinguan converter station are analyzed, and relevant measures to preventthe performance degradation of basin insulator of tank circuit breaker are put forward. Key words:Tank circuit breaker; Basin insulator; Internal discharge1 事故概述2019年01月10日18时09分55秒，±500kV金官换流站561交流滤波器保护柜 A/B 差动速断保护动作、比率差动保护动作、零序差动保护动作、工频变化量差动保护动作、过电流II段保护动作、零差速断保护动作；500kV 561交流滤波器561断路器失灵保护及自动重合闸装置沟通三跳、三相跟跳保护动作；500kV第一大组交流滤波器母线保护柜A/B 母差保护动作、失灵保护动作；500kV第一大组交流滤波器5071开关保护柜沟通三跳、三相跟跳保护动作、500kV第七串联络5072开关保护柜沟通三跳、三相跟跳保护动作，500kV第一大组交流滤波器5071断路器、500kV第七串联络5072断路器三相跳闸,500kV #6M母线失压。

气孔问题如何解决，你可了解？铸件气孔分为析出性气孔、接触性气孔和反应气孔。

各种气孔产生的根源不同，解决方法也不同。

析出性气孔的产生原因与解决措施：我们知道，中频感应炉熔炼当中，铁液面与大气直接接触，铁液会从大气中裹入一定量的气体。

而炉料中，也会因为种种原因产生氢气、氮气和氧气。

这些气体在高温铁液中以原子形式存在于铁水中。

铁水熔炼完毕，出炉浇入铸型时，铁水在冷却和凝固过程中，因气体溶解度下降，铁液中析出的气体来不及排除，铸件就会因此而产生气孔。

这种气孔，我们称之为析出性气孔。

析出性气孔在大型截面上呈大面积分布，而且靠近冒口位置、热节部位及温度较高的区域。

如果气孔比较多，气孔形状还会呈现裂纹状。

含气量较多时，气孔较大，形状圆形。

造成析出性气孔的气体主要是氢气，其次是氧气。

铸造熔炼当中，氢气和氧气的来源都在哪里？铸造熔炼中的气体主要来自大气和炉料。

中频炉熔炼面与大气直接接触，熔炼铁液在电磁的搅动下，会在大气中裹入氧气。

这是铁液氧气来源之一。

另外，在熔炼炉料的废钢、废铁、生铁中，如果锈蚀比较严重，因为铁锈为氧化铁，氧化铁高温熔炼当中，氧气被还原至铁水中。

以上，这是铁水中氧气的来源。

氢气的来源主要是潮湿的炉料。

空气温度大的地区，如果炉料不进行烘烤，就容易产生析出性气孔。

夏天，雨季时期，铸件出现析出性气孔的机率比其他季节都要高。

这就跟炉料潮湿有关。

再则，孕育剂、球化剂，及加入炉内的合金如果含有水分，也会产生氢气。

氢气的来源主要是上面这些方面。

所以，要避免产生析出性气孔，我们就要在源头上进行控制。

炉料选择，合金选择时，尽量避免多锈材料。

夏天，或空气湿度高的地区，对炉料和合金进行必要的烘烤。

这样就能在源头上杜绝氧气和氢气的来源。

材料上防范是一方面。

除了在材料上面防范，在熔炼过程及浇注过程中，还需要采取其他一些措施，才能杜绝析出性气孔产生。

一、如果铁液含气量高，在熔炼时，就要适当延长铁液高温静置时间，以利于铁液中气体排除。

核电厂220kV GIS盆式绝缘子缺陷分析及处理研究发布时间：2023-02-01T05:54:41.316Z 来源：《中国科技信息》2022年9月18期作者：李抗[导读] 针对某核电厂220kV GIS气体泄漏的问题进行分析李抗福建福清核电有限公司福建福清 350300摘要：针对某核电厂220kV GIS气体泄漏的问题进行分析，先针对漏气气室进行检查，发现盆式绝缘子出现了明显的问题，通过产生盆式绝缘子缺陷形成的原因，通过交流耐压实验来解决缺陷。

盆式绝缘子作为GIS最薄弱的绝缘环节，一旦发生缺陷就会影响GIS设备的绝缘强度。

本文针对GIS盆式绝缘子常见的故障问题进行分析：气泡缺陷、表面脏污、裂纹缺陷等，分析缺陷发生的原因后，明确盆式绝缘子表面电场分布、表面电荷积聚都是影响绝缘子沿面闪络的主要因素。

关键词：核电厂；GIS设备；盆式绝缘子；缺陷分析；处理对策气体绝缘组合电气具有占地面积小、绝缘效果好、配置灵活、后期维护的工作量较小等优点，因此目前被广泛应用在不同电压等级的系统中。

由于电网中电压等级和系统容量的不断提高，GIS在保证电力系统稳定、安全运行中发挥积极的作用，对保证电网的稳定性也带来一定的助力。

GIS结构较为复杂，生产过程中任何环节都有可能导致GIS绝缘存在问题，从而造成绝缘故障，给电网、社会经济等造成严重的损失。

GIS发生故障的原因中，盆式绝缘子造成的故障占11%左右，是造成GIS故障的主要原因之一。

盆式绝缘子一般安装在GIS中，一旦发生故障就要立刻进行更换和维修，以免对变电站带来不良的影响。

见图1。

一、关于盆式绝缘子缺陷问题盆式绝缘子表面缺陷有很多的种类，发生和发展机制都比较复杂。

见表1。

根据表1内容可知，常见的表面缺陷主要为：第一，盆式绝缘子在材料固化中由于残余应力、脱模产生的界面状态造成了盆式绝缘子缺陷。

第二，盆式绝缘子长期运行中由于材料老化、气体分解物、外部金属微粒的影响会导致其运行发生缺陷。

GIS盆式绝缘子表面缺陷及其诊断方法摘要：GIS结构复杂，内部不易观察，其生产运行过程中任何环节都有可能造成GIS绝缘缺陷，引发绝缘故障，给电网、社会、国家造成重大损失。

因此，必须对GIS诱发的绝缘故障予以高度重视。

关键词：GIS盆式绝缘子；表面缺陷；诊断前言随着电网的快速发展，对电力设备的绝缘水平与故障及时诊断提出了更高的要求，而sF。

气体绝缘全封闭组合电器(英文，GIS)因其具备占地面积较少、可靠性高、结构简易等多种优势是电力系统的重要组成部分。

但是GIS一旦在运行过程中出现问题，维修过程困难，更有甚者出现大面积停电现象，引起相当大的经济损失。

通过对大量GIS设备故障事件的研究发现，35％的故障来源于盆式绝缘子，并且气隙缺陷是导致故障的核心因素。

虽然工频电压下，盆式绝缘子表面缺陷局部放电检测方法有着各自独特的优势，但环氧材料具有初期局部放电微弱、局部放电间歇周期长等问题，导致这些检测方法的灵敏度不足，远远无法满足工程现场的需要，致使现有局部放电在线检测装置出现大量误报、漏报。

基于此，许多学者从激励局部放电的电压模式入手，当前主要通过标准型雷电冲击电压、振荡型雷电冲击电压、高频电压及工频电压下分布式测量等激励下进行局部放电特性及其缺陷诊断研究。

1标准型雷电冲击电压下盆式绝缘子局部放电检测频率较低的工频交流电压（AC）、直流电压（DC）与频率较高的冲击电压对放电时延、放电量、放电统计分布以及放电发展模式的影响存在明显的不同。

与工频电压相比，脉冲电压能有效地限制局部放电电晕的稳定性，促进放电的产生和发展。

从绝缘诊断的角度来看，冲击耐压试验时的局部放电检测可以更有效地发现盆式绝缘子内电场异常等绝缘缺陷，从而更好地了解盆式绝缘子的绝缘状态。

研究发现，脉冲电压高于工频电压，波形也更陡，更容易激发绝缘缺陷，产生局部放电。

脉冲电压下的局部放电测量可以更早地发现较小的绝缘缺陷和设备的潜在绝缘故障。

此外，对于某些缺陷而言，工频电压虽然可以激发、暴露缺陷，但其持续性的特点也会使缺陷进一步扩大，从而给设备造成更大的损伤。

SF6全封闭组合电器GIS常见故障及其处理SF6全封闭组合电器GIS常见故障及其处理一、故障分类GIS的常见故障可分为以下两大类。

（1）与常规设备性质相同的故障，如断路器操动机构的故障等。

（2）GIS的特有故障，如GIS绝缘系统的故障等。

这类故障的重大故障率为0.1-0.2次/(所·年)。

一般认为，GIS的故障率比常规变电所低一个数量级，但GIS事故后的平均停电检修时间则比常规变电所长。

运行经验表明，GIS设备的故障多发生在新设备投入运行的一年之内，以后趋于平稳。

二、常见特有故障GIS的常见特有故障如下。

1、气体泄漏气体泄漏是较为常见的故障，使GIS需要经常补气，严重者将造成GIS被迫停运。

2、水分含量高SF6气体水分含量增高通常与SF6气体泄漏相联系。

因为泄漏的同时，外部的水汽也向GIS其室内渗透，致使SF6气体的含水量增高。

SF6气体水分含量高是引起绝缘子或其他绝缘件闪络的主要原因。

3、内部放电运行经验表明，GIS内部不清洁、运输中的意外碰撞和绝缘件质量低劣等都可能引起GIS内部发生放电现象。

4、内部元件故障GIS内部元件包括断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感器、套管、母线等。

运行经验表明，其内部元件故障时有发生。

根据运行经验，各种元件的故障率如表所示。

元件名称开关盆式绝缘子母线电压互感器断路器其他故障率30%26.6%15%1.6%O%6.7%注开关包括隔离开关和接地开关。

三、产生故障原因分析1、源于制造厂（1）车间清洁度差。

GIS制造厂的制造车间清洁度差，特别是总装配车间，将属金属微粒、粉末和而其他杂物残留在GIS内部，留下隐患，导致故障。

（2）装配误差大。

在装配过程中，使一可动元件与固定元件发生摩擦，从而产生金属粉末和残屑并遗留在零件的隐蔽地方，在出厂前没有清理干净。

（3）不遵守工艺规程。

在GIS零件的装配过程中，不遵守工艺规程，存在把零件装错、漏装及装不到位的现象。

核电厂220 kV GIS盆式绝缘子缺陷及处理分析摘要：核电站220 kV GIS盆式绝缘子在运行过程中，经常会面临气体泄露问题的产生，针对这种现象，首先需要对漏气气室进行全面检查，然后明确盆式绝缘子缺陷问题产生的原因，缺陷问题进行有效处理，从而才能在根本上对缺陷问题进行解决。

本文主要针对核电站220 kV GIS盆式绝缘子缺陷产生的原因进行了深入分析，并结合实际情况提出了一些有效的处理措施，希望能为相关人员提供合理的参考依据。

关键词：核电厂；220kVGIS；盆式绝缘子；缺陷；处理措施在GIS中，盆式绝缘子属于其中非常重要的核心部件，主要是由环氧树脂浇筑而成，可以起到电气绝缘、机械支撑以及气室隔离等重要作用。

因为绝缘子气固界面电厂分布不够均匀，所以在沿面经常会面临闪络故障问题的产生，这不仅会影响到高压气体绝缘设备，同时也会降低电力系统安全性与稳定性。

因此，加强盆式绝缘子缺陷研究工作，有助于维护GIS设备运行安全性与可靠性，同时对于改善设备结构有着非常重要的作用。

1.案例分析本文针对某核电厂机组运行状态进行分析，220 kV GIS作为非常重要的备用电源，在主变压器发生失电现象时，厂内负荷主要是由220 kV GIS进行供电。

然而，该核电厂机组运行阶段中，主控制室触发气体密度计压力低报警，工作人员对现场实际情况进行全面检查，主母线地刀气室气体密度压力为0.35MPa，已经到了报警压力值。

在现场检查工作中发现G31气室B相母线地刀与主母线室相邻法兰的固定螺栓位置处存在漏点现象，并且在漏气的位置处，螺栓与固定螺栓安装方法之间具有一定的差异。

当气体压力降低之后，会直接触发分、合闸闭锁，最终影响到设备运行过程中的稳定性。

2.解体检查问题明确问题产生的原因，在维修期间面对气室开展了解体检查工作，先将G31当中的气体进行回收，然后将G31气体与上部电压互感器吊开，在此基础上对气室开展严格的检查工作。

结合最终的检查结果来看，密封圈没有出现老化以及破损等现象，但是，盆式绝缘子漏气螺栓孔的位置，出现了长度大约为5cm的裂纹，在漏气螺栓孔的内部，因为疏导雨水侵蚀的影响，所以出现了比较严重的腐蚀问题。