GIS設(shè)備故障原因分析及對策

李大勇 銀川供電局 750021

GIS設(shè)備故障原因分析及對策

李大勇 銀川供電局 750021

SF6氣體絕緣金屬全封閉組合電器設(shè)備(簡稱GIS)的應(yīng)用范圍越來越廣，電力系統(tǒng)對GIS設(shè)備引發(fā)事故的程度也越加重視，本文就目前GIS設(shè)備發(fā)生故障原因進(jìn)行分析，并提出減少GIS設(shè)備故障的應(yīng)對措施。

GIS設(shè)備；故障原因；應(yīng)對措施

一、概述

GIS設(shè)備是由斷路器、母線、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、套管等七種電氣元件組合而成。安裝在充有一定壓力的SF6氣體金屬殼里。由于GIS設(shè)備運(yùn)行安全可靠、檢修周期長、維護(hù)工作量少、安裝方便、占地面積少且GIS設(shè)備受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市電網(wǎng)和水電站中。GIS設(shè)備雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，一旦發(fā)生故障，后果往往很嚴(yán)重，停電范圍要比常規(guī)設(shè)備大，經(jīng)濟(jì)損失也比較大，現(xiàn)場檢修過程復(fù)雜，且受現(xiàn)場條件限制，修復(fù)時間一般很長。因此查閱資料并與現(xiàn)場人員交流、探討引起GIS設(shè)備故障的原因。結(jié)合自己的工作經(jīng)驗和對諸多資料的總結(jié)。對GIS設(shè)備故障的原因進(jìn)行分析，就防止GIS設(shè)備故障制定應(yīng)對措施。

二、GIS設(shè)備產(chǎn)生故障原因

引起GIS設(shè)備故障的主要是制造廠、現(xiàn)場安裝時不當(dāng)、運(yùn)行中隔離開關(guān)和設(shè)備解體檢修等造成的占多數(shù)。

（一）制造廠和安裝問題造成故障

1、制造廠造成故障的原因分析

1）GIS設(shè)備的制造車間清潔度差，特別是總裝配車間，使金屬微粒、粉末和其他雜物殘留在GIS內(nèi)部。

2）裝配的誤差大，使可動元件與固定元件發(fā)生摩擦，而產(chǎn)生的金屬粉末和殘屑遺留在零件的隱蔽地方，而沒有在出廠前清理干凈。

3) 在GIS零件的裝配過程中，不遵守工藝規(guī)程。有零件裝錯、漏裝等現(xiàn)象。

4)選用材料不合格，材料質(zhì)量太差。

在GIS運(yùn)行過程中，由于制造廠沒有嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程，金屬觸頭打磨不光滑，有毛刺使觸頭接觸不良出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。長時間過熱會形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致觸頭失去彈性，觸頭電阻變大。由于嚴(yán)重發(fā)熱，引起觸頭金屬物熔化，從而形成尖端放電，造成GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路。如某變電站發(fā)生一起110kVI母母線筒內(nèi)GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路而引發(fā)故障，造成110KV母差動作，使110KV母線失壓（一臺主變運(yùn)行）。在分析事故時檢查發(fā)現(xiàn)某間隔I母母線側(cè)隔離開關(guān)觸頭有毛刺，長時間運(yùn)行觸頭接觸不良嚴(yán)重發(fā)熱，使觸頭金屬物熔化引發(fā)GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路故障。

2、安裝問題造成故障原因分析

1)由于安裝人員不遵守工藝規(guī)程使得金屬件有劃痕，凸凹不平的地方?jīng)]有處理。

2)安裝現(xiàn)場清潔度差，導(dǎo)致絕緣受潮，被腐蝕；外部塵埃、雜物侵入GIS 內(nèi)部。

3)安裝錯誤和漏裝等現(xiàn)象。

在GIS設(shè)備投入運(yùn)行后，上述原因都將造成內(nèi)部閃絡(luò)放電、絕緣擊穿、內(nèi)部接地短路和導(dǎo)體過熱等故障。使GIS內(nèi)部電場分布不均勻，某些部件處于懸浮電位，導(dǎo)致電場強(qiáng)度局部升高，進(jìn)而產(chǎn)生電暈放電，GIS中金屬雜質(zhì)和絕緣子中氣泡的存在都會導(dǎo)致電暈放電或局部放電的產(chǎn)生。如某電廠發(fā)生一起220kVI母母線筒內(nèi)部放電故障，造成220KV母差動作，使220KVI母停電，在分析事故時檢查發(fā)現(xiàn)A相母線與其支持絕緣子上的黃銅支撐件之間出現(xiàn)放電痕跡，就是因為局部電場不均勻引起的。

3、應(yīng)對措施

GIS發(fā)生故障的79%是與 GIS生產(chǎn)廠和安裝施工單位有關(guān)，因此選擇產(chǎn)品質(zhì)量好的制造廠和素質(zhì)好的施工單位是防止GIS設(shè)備發(fā)生故障關(guān)鍵。

（二）運(yùn)行中隔離開關(guān)造成故障

1、原因分析

由于GIS設(shè)備的全封閉性，大部分都沒有配觀察孔。當(dāng)GIS設(shè)備運(yùn)行時間長、操作頻繁、產(chǎn)品質(zhì)量或安裝質(zhì)量不好時。

1）會出現(xiàn)隔離開關(guān)觸頭接觸不良而引起過熱現(xiàn)象。長時間過熱會形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致觸頭失去彈性，觸頭電阻變大。由于嚴(yán)重發(fā)熱，引起觸頭金屬物熔化，從而形成尖端放電，造成GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路而引發(fā)事故。

2）在倒閘操作過程中可能會引起其隔離開關(guān)假分或假合(即指示位置與實際位置不一致)，合閘(分閘)不到位的情況也有可能發(fā)生，這兩種情況都會引起GIS設(shè)備故障和誤操作事故。

2、 應(yīng)對措施：

1） 定期或不定期使用紅外熱像儀對GIS設(shè)備觸頭部位進(jìn)行溫度測量。如GIS設(shè)備某部位的溫度比其他部位偏高時，應(yīng)根據(jù)設(shè)備負(fù)荷情況、環(huán)境溫度、歷史數(shù)據(jù)及類似回路部位進(jìn)行綜合分析判斷設(shè)備在良好工況下運(yùn)行。

2） 不定期對配有觀察孔的隔離開關(guān)進(jìn)行觀察，通過察看其觸頭表面的顏色以判斷觸頭是否過熱。

3）對于配有觀察孔的GIS設(shè)備，當(dāng)隔離開關(guān)或接地刀閘操作后，除了觀察其位置指示外還必須通過觀察孔觀察其離開關(guān)觸頭的實際位置。

4）對于配有觀察孔的GIS設(shè)備，當(dāng)隔離開關(guān)或接地刀閘操作后，無法看到設(shè)備的實際位置，檢查方法應(yīng)按《電力安全工作規(guī)程》第2.3.6.5執(zhí)行，可通過設(shè)備機(jī)械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙信、遙測等信號來判斷。判斷時，應(yīng)有兩個及以上的指示，且所有指示均已同時發(fā)生對應(yīng)的變化才能確定該設(shè)備已分閘（合閘）。 對于三相聯(lián)動操作機(jī)構(gòu)，可在隔離開關(guān)操作過程中，由現(xiàn)場運(yùn)行人員觀察三相操作連桿的轉(zhuǎn)動情況和機(jī)械位置指示的最終位置，判斷隔離開關(guān)的分合閘情況。

5）在斷開斷路器并確認(rèn)斷路器已分閘后，應(yīng)立即斷開斷路器合閘電源，再操作有關(guān)隔離開關(guān)。此外，GIS設(shè)備在運(yùn)行時，隔離開關(guān)的電機(jī)操作電源必須退出，防止由于直流回路接地引起運(yùn)行中的隔離開關(guān)帶負(fù)荷誤分合閘事故。

6）隔離開關(guān)操作指令發(fā)出后，若由于某種原因操作失靈，必須斷開操作控制回路直流電源，防止由于指令自保持而引起隔離開關(guān)自動分合閘事故。

（三）設(shè)備解體檢修造成故障

1、原因分析

隨著GIS設(shè)備的廣泛應(yīng)用，GIS設(shè)備的解體檢修逐漸頻繁，在解體檢修過程中發(fā)生事故的頻率也隨之增多，在檢修過程中不按工藝規(guī)范要求進(jìn)行或者檢修人員技術(shù)水平不夠、操作不當(dāng)?shù)仍蚨紩?dǎo)致檢修事故的發(fā)生，如GIS運(yùn)行中液壓機(jī)構(gòu)出現(xiàn)滲漏油或打壓頻繁故障、母線失壓事故等。如在江西萬安水電廠2004年發(fā)生了一起母線刀閘對外殼放電導(dǎo)致母線失壓的事故，就是一起典型的檢修事故，導(dǎo)致事故的主要原因是檢查處理斷線故障前，檢修人員對GIS開關(guān)站設(shè)備結(jié)構(gòu)性能不清楚，特別是GIS各氣室間隔位置不清楚，誤認(rèn)為I母母線側(cè)隔離開關(guān)氣室與II母母線側(cè)隔離開關(guān)氣室隔離，在制定安全技術(shù)措施時考慮不周密(I母母線側(cè)隔離開關(guān)與II母母線側(cè)隔離開關(guān)是一個氣室),造成母差保護(hù)動作一條母線停電的事故。

2、 應(yīng)對措施

1）檢修人員要熟悉GIS設(shè)備的氣隔圖和主接線圖，因為GIS設(shè)各不同于敞開式設(shè)備，隔離開關(guān)的拉開不等于該氣隔能解體檢修，要把主接線圖和氣隔圖結(jié)合起來，才能得的安全保證。GIS設(shè)備接線圖及氣隔圖如下

2）在解體過程中要嚴(yán)格按照GIS設(shè)備解體檢修工藝和流程，必須更換隔室內(nèi)的吸附劑和膠圈。注重盆式絕緣子、O型密封圈和法蘭清潔，防止留下隱患。

3）解體有電弧分解的氣隔(如斷路器隔室或事故后的隔室等)，在打開管道后，檢修人員必須離開現(xiàn)場半小時以上，室內(nèi)GIS還需開啟抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，戶外應(yīng)按規(guī)程要求站在上風(fēng)位。在清理有毒分解物，工作人員應(yīng)戴防毒面具。

（四）其他原因造成故障

處了上述原因之外，還有設(shè)計不合理選型不當(dāng)、主接線錯誤等造成擴(kuò)大事故。GIS設(shè)備在運(yùn)行過程中，還會出現(xiàn)許多異常情況，如最常見氣體泄漏，該類事故通常發(fā)生在組合電器的密封面、焊接點(diǎn)和管路接頭處，約占整個GIS故障的40%左右，主要原因是由于密封墊老化或者焊縫出現(xiàn)砂眼所引起的，需要對GIS補(bǔ)充大量的SF6氣體來保證正常工作壓力。運(yùn)行人員違反操作規(guī)程、管理不善也會造成GIS設(shè)備故障。

三、結(jié)語

綜上所述，引發(fā)GIS設(shè)備故障的原因是多方面的，在GIS設(shè)備被廣泛應(yīng)用的同時，我們要不斷收集、總結(jié)工作中遇到的異常情況進(jìn)行分析、探討、積累經(jīng)驗，為GIS設(shè)備的安全運(yùn)行提供技術(shù)保證。

[1]變電運(yùn)行現(xiàn)場操作技術(shù).中國電力出版社.2004

[2]高壓開關(guān)設(shè)備管理規(guī)范.中國電力出版社.2006

[3]《FS6氣體絕緣全封閉組合電氣（GIS）》

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.029

李大勇，工作單位：銀川供電局，銀川工程公司。