GIS（HGIS）設(shè)備運行過程實時監(jiān)測手段探討

姚兆民

（山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030032）

隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，GIS組合電器以占地面積小、可靠性高、安全性好、安裝周期短、檢修周期長等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中使用日趨增多。由于GIS設(shè)備是全封閉的，所有帶電部分均在金屬外殼內(nèi)，其絕緣性能不受外界環(huán)境的影響，造成其在運行過程中如果內(nèi)部發(fā)生異?；蚬收?，僅通過運行人員的日常巡視是很難及時發(fā)現(xiàn)的,而定期對設(shè)備的周期試驗也存在及時性問題，設(shè)備運行中也應(yīng)盡可能避免為了檢查目的而分解設(shè)備，以保證不會由于水份、灰塵等影響而損害GIS設(shè)備的運行性能。通過發(fā)展外部診斷、監(jiān)視法可減小不必要的拆卸檢修工作量，從外部進行各種測量，可監(jiān)視、診斷其內(nèi)部狀態(tài)及性能的好壞。因此，GIS設(shè)備的運行監(jiān)測手段也需要不斷完善。

1 GIS（HGIS）設(shè)備運行中常見故障及原因

1.1 SF6氣室漏氣

SF6氣室漏氣是較常見的故障，約占整個故障的40%左右，發(fā)生漏氣以后需要補氣以保證正常工作壓力。漏氣嚴重的將造成設(shè)備被迫停運，如處理不及時可能引發(fā)設(shè)備內(nèi)部放電，造成故障處理范圍和難度增大。

這類故障通常發(fā)生在設(shè)備密封連接部位、焊接點以及管路的接頭處，主要原因是由于密封墊老化、焊縫出現(xiàn)砂眼、安裝過程工藝不精細、接頭附件質(zhì)量不過關(guān)等引起。

1.2 SF6氣體微水超標

SF6氣體含水量太高易引起絕緣子或其他絕緣件內(nèi)部閃絡(luò)。

這類故障通常與氣體泄漏有密切關(guān)系，在氣體向外泄漏的同時，外部的水分也向氣室內(nèi)部滲透，導(dǎo)致SF6氣體含水量增高。

1.3 內(nèi)部放電

運行過程中的GIS設(shè)備內(nèi)部放電可能導(dǎo)致絕緣擊穿閃絡(luò)、內(nèi)部接地短路、部件過熱等，造成設(shè)備損壞。

這類故障的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體表面存在毛刺等突出物、固體絕緣材料內(nèi)部存在氣泡等缺陷（見圖1）、制造過程中環(huán)境差導(dǎo)致GIS內(nèi)部不清潔有殘雜物、裝配不精細、安裝過程中不遵守工藝規(guī)范、運輸中的意外碰撞和絕緣件質(zhì)量低劣等原因引起。

圖1 內(nèi)部缺陷示意圖

1.4 基礎(chǔ)下沉及母線筒本體位移

設(shè)備本體發(fā)生位移超過限度會導(dǎo)致設(shè)備外殼連接處變形，發(fā)生漏氣或內(nèi)部接頭接觸松動等故障。

這類故障主要是由于設(shè)備基礎(chǔ)下陷變形、伸縮節(jié)固定螺栓調(diào)整余度不合理、設(shè)備安裝地環(huán)境溫差變化較大等原因引起。

1.5 斷路器機構(gòu)滲漏油或打壓頻繁等其他故障

機構(gòu)壓力嚴重降低會導(dǎo)致斷路器分合閘閉鎖，必要時需采取緊急停運措施處理。

這類故障大多是由于機構(gòu)密封圈老化、安裝位置偏移或儲壓筒漏氮等原因引起。

2 目前設(shè)備異常監(jiān)控及判斷手段

2.1 加強運行人員巡視

通過運行值班人員的例行巡視，對設(shè)備外觀檢查、SF6氣體壓力觀測、測溫檢查發(fā)熱點以及有無明顯放電等異常聲響進行日常監(jiān)控。通過人員的巡視可以發(fā)現(xiàn)一些能看到或聽到的明顯異?，F(xiàn)象，但對設(shè)備內(nèi)部輕微放電、氣體微水變化以及輕微漏氣等變化比較緩慢的故障隱患，卻無法及時發(fā)現(xiàn)和有效判斷。

2.2 定期進行例行試驗和檢修

GIS設(shè)備運行中定期進行SF6氣體微水檢測、氣體成分檢測、局部放電檢測等試驗，一般為一年一次。GIS設(shè)備的小修周期一般為3~5年，大修一般為8~10年，部分設(shè)備檢修試驗，如回路電阻測試等只有在停電檢修時才可以做。異常的判斷要依靠定期的試驗數(shù)據(jù)判別。因此，隱性故障還是難以及時發(fā)現(xiàn)，故障加劇和擴大的幾率增大。

3 各類異常及故障在線監(jiān)測手段應(yīng)用

3.1 SF6氣體密度壓力、微水在線監(jiān)測

采用一體化的GIS氣體密度壓力及微水采集裝置（見圖2）是設(shè)備在線運行監(jiān)測的有效手段。對GIS系統(tǒng)中各氣室的SF6氣體進行壓力、溫度、微水數(shù)據(jù)檢測，實現(xiàn)就地采集與處理，同時遠傳上報密度、壓力、溫度及微水含量信息，并進行超限報警，從而實現(xiàn)在運行過程中對SF6氣體密度、微水進行實時、遠程監(jiān)測以及歷史數(shù)據(jù)分析，加強監(jiān)測手段，更好地保證設(shè)備安全、穩(wěn)定運行，如圖3所示。

圖2 密度微水監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 密度微水監(jiān)測應(yīng)用實例圖

3.2 內(nèi)部放電故障的前期監(jiān)測

GIS內(nèi)部放電會發(fā)出不正常的聲音、振動，產(chǎn)生的放電電荷和聲波，也會通過SF6氣體和外殼傳出具有某些特征的聲音。

可采用超高頻（UHF）檢測與振動檢測相結(jié)合進行設(shè)備內(nèi)部放電的在線監(jiān)測。超高頻（UHF）檢測是通過外置式UHF傳感器，定向接收從盆式絕緣子或套管法蘭縫隙輻射出來的超高頻電磁波信號，實現(xiàn)對局部放電缺陷的檢測和定位。振動檢測是在GIS設(shè)備外壁安裝振動加速度表，用于檢測局部放電引起的振動，判斷局部放電情況。局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖4所示。監(jiān)測裝置安裝在GIS本體上（見圖5），可完成放電信號采集、數(shù)據(jù)處理分析、超標報警等，將多臺監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)通過一條通訊電纜傳輸?shù)礁浇募貑卧?，實現(xiàn)遠程掌握GIS運行狀態(tài)。

3.3 設(shè)備本體位移監(jiān)測

采用位移傳感器監(jiān)測GIS設(shè)備整體位移變化。位移傳感器通過電位器元件將機械位移轉(zhuǎn)換成電阻或電壓輸出。將傳感器安裝在GIS設(shè)備本體每個伸縮節(jié)上，實時位移監(jiān)測，并將變化數(shù)值進行遠傳，當位移大于規(guī)程要求時，可實現(xiàn)超限報警。

3.4 其他監(jiān)測手段

圖4 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖5 局放在線監(jiān)測應(yīng)用實例圖

運行人員或檢修人員按周期對GIS設(shè)備進行監(jiān)測，采用紅外成像儀對設(shè)備整體各部位進行測溫檢查，重點對斷路器操作機構(gòu)檢查完好，同時對設(shè)備運行環(huán)境等方面存在的隱患進行檢查處理。

4 監(jiān)測應(yīng)用過程注意事項

①各類在線監(jiān)測裝置在運行中可能存在故障或損壞，應(yīng)通過數(shù)據(jù)觀察和分析，再通過定期試驗的數(shù)據(jù)對比，才能及時發(fā)現(xiàn)并更換故障設(shè)備，確保裝置系統(tǒng)有效運行。②加強設(shè)備檢修工作，規(guī)范GIS設(shè)備檢修流程，嚴格按檢修工藝要求開展檢修工作。利用停電機會定期對斷路器操作機構(gòu)進行維護檢修。③建立GIS設(shè)備各類運行數(shù)據(jù)記錄臺帳，對運行維護人員進行數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)，采用數(shù)據(jù)縱橫對比分析法進行數(shù)據(jù)變化的掌握。

5 結(jié)束語

隨著500 kV變電站無人值班管理模式的推進，設(shè)備在線監(jiān)測的實際應(yīng)用的重要性逐步凸顯。目前，500 kVGIS設(shè)備各類在線監(jiān)測手段的應(yīng)用僅體現(xiàn)在局部監(jiān)測功能的應(yīng)用，沒有一個完整的應(yīng)用規(guī)范，這需要在設(shè)備運行管理過程中逐步探索和積累經(jīng)驗。

[1]張云.GIS運行中常見故障分析及處理方法[J].冶金動力,2004（1）.

[2]邱毓昌.用特高頻法對GIS絕緣進行在線監(jiān)測[J].高壓電器,1997（4）.