淺談GIS設(shè)備易發(fā)生事故的原因及倒閘操作注意事項(xiàng)

雷春萍 寧夏銀川供電局， 銀川 750011

淺談GIS設(shè)備易發(fā)生事故的原因及倒閘操作注意事項(xiàng)

雷春萍 寧夏銀川供電局， 銀川 750011

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，本文論述了GIS設(shè)備倒閘操作方法及注意事項(xiàng)，并對GIS設(shè)備常見的幾類事故，如：SF6氣體微水超標(biāo)引起的事故；GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路引起的事故；倒閘操作不當(dāng)引起的事故等，進(jìn)行了原因分析，提出了預(yù)防事故的防范措施。

GIS設(shè)備；倒閘操作；事故原因；防范措施

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7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。根據(jù)各元件功能的不同將GIS的金屬外殼分成若干個氣室。GIS設(shè)備氣室如圖1所示。

圖1 GIS氣隔分布圖

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)，在電網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用。GIS設(shè)備雖突出優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)若發(fā)生故障，對設(shè)備損壞嚴(yán)重、停電范圍大，受現(xiàn)場環(huán)境條件限制，檢修難度大，修復(fù)時間較長。本人所在某220kV變電站就是一座GIS 變電站。為了掌握GIS設(shè)備性能，查閱了諸多資料并在現(xiàn)場與安裝調(diào)試人員探討GIS設(shè)備的技術(shù)性能。并參與變電站設(shè)備驗(yàn)收及投入工作，收集整理GIS設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常和缺陷，對GIS設(shè)備常見的事故進(jìn)行分析，為積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)掌握第一手資料，以便對今后的運(yùn)行工作起到指導(dǎo)和預(yù)防作用。因此，對GIS設(shè)備常見事故的原因進(jìn)行分析探討，制定相應(yīng)的防范措施，預(yù)防事故的發(fā)生。

1 GIS設(shè)備常見事故

1.1 SF6氣體微水超標(biāo)引起的事故

GIS設(shè)備SF6氣體濕度的監(jiān)測手段是保證GIS設(shè)備安全運(yùn)行的重要條件。水分滲入是影響GIS設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵，SF6氣體微水含量要求值如表1所示。

表1 SF6氣體微水含量要求值(x10-6，v/ v）

SF6氣體濕度高,對斷路器氣室(有電弧分解物的氣室）及沒有電弧分解物的氣室有著不同的影響。對斷路器氣室，濕度偏高時，SF6氣體的電弧分解物在水分參與下會產(chǎn)生很多有害物質(zhì)，從而腐蝕斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料使絕緣下降，縮短觸頭的壽命，增大觸頭的接觸電阻：濕度嚴(yán)重超標(biāo)時，會引起盆型絕緣子表面水分凝結(jié)，從而造成絕緣子表面閃絡(luò)。濕度超標(biāo)還會降低氣體的絕緣強(qiáng)度，容易引發(fā)事故。

微水超標(biāo)的主要原因有：

（1）密封件的老化和滲透；

（2）各法蘭面密封不嚴(yán)；

（3）吸附劑飽和失效；

（4）在測試SF6氣體壓力、水分以及補(bǔ)氣過程中帶入的水分等原因。

當(dāng)水分進(jìn)入到SF6氣體中，氣體中含水量持續(xù)上升無疑是外部水蒸氣向設(shè)備內(nèi)部滲透的結(jié)果。水的滲透力極強(qiáng)，而且大氣中水蒸氣分壓力通常為設(shè)備中水分分壓力的幾十倍，甚至幾百倍， 在這一壓力作用下，大氣中的水分會逐漸透過密封件進(jìn)入造成氣體絕緣下降而容易引發(fā)事故。

1.2 GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路引起的事故

GIS設(shè)備觸頭包括斷路器和隔離開關(guān)觸頭，當(dāng)觸頭接觸不良時會出現(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)體對外殼電弧短路而引發(fā)事故。

1.3 倒閘操作不當(dāng)引起的事故

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、操作頻繁或安裝質(zhì)量不好時，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(shí)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)備事故和誤操作事故。

1.4 其它原因引起的事故GIS設(shè)備在運(yùn)行過程中，最常見的是SF6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50%左右，由于密封墊老化、焊縫出現(xiàn)砂眼均會引發(fā)事故，再就是GIS內(nèi)部放電故障，由于制造廠家車間環(huán)境、安裝工藝造成內(nèi)部進(jìn)入雜物，使GIS內(nèi)部電場分布不均勻，存在懸浮電位，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。在某變電站發(fā)生了220kV三相共箱母線筒內(nèi)部放電故障，設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)B相母線與其支持絕緣子上的支撐件之間出現(xiàn)放電痕跡，造成局部電場不均勻引起的放電故障。

2 應(yīng)采取的防范措施

2.1 SF6氣體微水超標(biāo)引起的事故應(yīng)定期測量SF6氣體的濕度，分析歷年測量的結(jié)果，對濕度超標(biāo)的隔室，必須及時進(jìn)行氣體處理。 由于泄漏而補(bǔ)氣次數(shù)較多的氣室，根據(jù)滲透理論，大氣中的水分會慢慢地滲入，故要加強(qiáng)對該氣室SF6氣體濕度的監(jiān)測。SF6氣體濕度的測量結(jié)果，往往受環(huán)境溫度和濕度的影響，故氣體濕度的定期測量最好選擇在同一環(huán)境條件下。

2.2 GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路引起的事故應(yīng)定期進(jìn)行回路電阻測量。電阻值必須與投產(chǎn)前的測量值進(jìn)行比較，必要時比較分析其它類似的回路電阻值，判斷設(shè)備在良好工況下運(yùn)行。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。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。

2.3 倒閘操作不當(dāng)引起的事故應(yīng)對于沒有配觀察孔的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(shí)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，有現(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。

2.4 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)操作電源必須斷開，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。

2.5 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。

3 GIS倒閘操作正確方法

3.1 運(yùn)行人員在變電站綜自后臺機(jī)上進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控操作。

3.2 在本間隔測控屏上進(jìn)行操作。

3.3 在匯控柜就地操作。

3.4 操作后位置檢查，由于GIS設(shè)備是全封閉的，所以沒有明顯斷開點(diǎn)。操作后的狀態(tài)檢查從以下三方面發(fā)生對應(yīng)變化進(jìn)行檢查：一是在后臺機(jī)主接線圖上檢查設(shè)備狀態(tài)的變化。二是事件記錄的報文。三是現(xiàn)場位置指示器的狀態(tài)確認(rèn)。

4 GIS倒閘操作注意事項(xiàng)

4.1 GIS嚴(yán)禁解鎖操作，當(dāng)?shù)堕l在合位，嚴(yán)禁操作地刀。正常情況下，嚴(yán)禁對GIS中的斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘進(jìn)行現(xiàn)場機(jī)械操作。

4.2 驗(yàn)電方法,執(zhí)行變電站安全工作規(guī)程關(guān)于對無法進(jìn)行直接驗(yàn)電的設(shè)備，可以進(jìn)行間接驗(yàn)電。即檢查隔離開關(guān)的機(jī)械位置指示、電氣指示、儀表即帶電顯示裝置指示的變化，且至少應(yīng)有兩個及以上指示已發(fā)生對應(yīng)變化；若進(jìn)行遙控操作，則應(yīng)同時檢查隔離開關(guān)的狀態(tài)指示、遙測、遙信信號及帶電顯示裝置指示進(jìn)行間接驗(yàn)電。

4.3 GIS中的斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘操作前，應(yīng)檢查氣室的SF6壓力正常，且無報警信號后方可進(jìn)行操作。

4.4 在合上線路接地刀閘前，應(yīng)在線路出現(xiàn)套管三相導(dǎo)線上驗(yàn)電確無電壓后，方可合上線路接地刀閘。

4.5 由于GIS系統(tǒng)的斷路器、隔離開關(guān)無明顯的斷開點(diǎn)，只能憑操作機(jī)構(gòu)的分、合指示器確定其位置，因此檢查斷路器、隔離開關(guān)的分、合位置必須認(rèn)真仔細(xì)。

4.6 GIS匯控柜內(nèi)各電源開關(guān)斷開時，先拉開刀閘控制電源開關(guān)，檢查位置正確，拉開電源開關(guān)，最后拉開刀閘電機(jī)電源開關(guān)。GIS匯控柜內(nèi)電源開關(guān)投入時，先合刀閘電機(jī)電源開關(guān)，再合電源開關(guān)，檢查位置指示正確，最后合上刀閘控制電源開關(guān)。

4.7 GIS設(shè)備操作聯(lián)鎖系統(tǒng)無手動解鎖開關(guān)，啟動充電等非正常程序操作前，應(yīng)由繼保人員將聯(lián)鎖回路解除。操作結(jié)束后由繼保人員恢復(fù)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

4.8 線路送電后，再投入其重合閘壓板，是為了防止將遙控轉(zhuǎn)換開關(guān)由“就地”切至“遠(yuǎn)方”時，斷路器自動重合。

5 結(jié)語

綜上所述，引發(fā)GIS設(shè)備事故的原因是多方面，如一旦發(fā)生故障，輕者影響正常供電造成設(shè)備損壞，重者則導(dǎo)致電力系統(tǒng)振蕩或瓦解，造成大面積停電，為杜絕事故發(fā)生運(yùn)行人員應(yīng)定期監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，在運(yùn)行維護(hù)中注意倒閘操作方法，嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”杜絕誤操作事故，確保變電站安全運(yùn)行。

[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

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.080

雷春萍（1972— ），女，工程師，從事變電運(yùn)行工作。