變電站GIS設(shè)備局部放電問題的產(chǎn)生原因及其防控措施

李正之　李劍榮

摘 要：隨著電網(wǎng)的建設(shè)的不斷發(fā)展，GIS設(shè)備在變電站中的應(yīng)用日益廣泛，其作用主要是對(duì)高壓一次設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，使其組成一個(gè)整體，發(fā)揮最大功能。由于該設(shè)備占地空間較小，使用壽命長，具有良好的穩(wěn)定性，使用起來非?？煽俊５陂L期運(yùn)行中，內(nèi)部很容易出現(xiàn)故障，尤其是局部放電問題，勢(shì)必會(huì)對(duì)變電站造成很大影響。引起局部放電的原因是多樣的，如材料質(zhì)量不過關(guān)、設(shè)備安裝不到位、粉塵異物進(jìn)入等，針對(duì)此種情況，應(yīng)對(duì)原因進(jìn)行仔細(xì)分析，并采取有效措施加以解決。

關(guān)鍵詞：變電站；GIS設(shè)備；局部放電故障；原因措施

中圖分類號(hào)：TM595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0092-02

GIS設(shè)備即氣體絕緣組合電器設(shè)備，在變電站中應(yīng)用時(shí)，主要是將斷路器、互感器、開關(guān)、母線等一次設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，形成一個(gè)整體。因其維護(hù)方便、有極高的可靠性，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，從實(shí)踐分析中發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備的運(yùn)行周期類似一條浴盆曲線，在投入使用之前，會(huì)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，保證其處于安全狀態(tài)，但長期的使用，會(huì)出現(xiàn)磨損、絕緣老化、異物偏移等現(xiàn)象，共同作用引起局部放電故障，急需解決。

1 變電站GIS設(shè)備出現(xiàn)局部放電問題的原因

全封閉組合電器產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，結(jié)構(gòu)緊湊、可靠穩(wěn)定且便于維護(hù)，在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)電力系統(tǒng)提出了新的要求，GIS設(shè)備雖應(yīng)用廣泛，但故障仍不可避免，如何控制故障發(fā)生率是目前要重點(diǎn)考慮的問題。但該設(shè)備是密封的，一旦出現(xiàn)事故，很難徹底查找原因，維修困難，費(fèi)用較多。在生產(chǎn)或安裝過程中，受諸多因素影響，GIS設(shè)備都有可能出現(xiàn)局放事故。原因包括以下幾個(gè)方面：

①材料不符合規(guī)定，內(nèi)部有導(dǎo)電微粒存留；②在安裝時(shí)，由于沒有按照規(guī)定的程序進(jìn)行，導(dǎo)致安裝位置錯(cuò)誤，或出現(xiàn)密封不嚴(yán)的狀況；③現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，有異物或粉塵等雜質(zhì)進(jìn)入設(shè)備；④連接電極表面處沒有進(jìn)行徹底的清理，表面有劃傷痕跡，或電極安裝錯(cuò)誤；⑤在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，材料把關(guān)不嚴(yán)，清潔度與要求稍有差異，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)有異物殘留；⑥外購的絕緣件等配件質(zhì)量參差不齊；⑦尖端部位有電暈放電的現(xiàn)象發(fā)生；⑧母線氣室內(nèi)有超過允許長度范圍的自由金屬體。

一般而言，在GIS設(shè)備出現(xiàn)故障之前，都會(huì)有局部放電的現(xiàn)象產(chǎn)生，如遇特殊情況，局部放電現(xiàn)象甚至可以持續(xù)數(shù)月之久。局部放電會(huì)損壞設(shè)備的絕緣，降低其絕緣性能，隨著破壞規(guī)模的擴(kuò)大，危害越來越嚴(yán)重，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，極有可能擊穿絕緣，導(dǎo)致設(shè)備短路，最終停止工作。

2 案例分析

在一個(gè)內(nèi)橋式接線的某110 kV變電站，#1主變壓器縱差保護(hù)動(dòng)作，#1主變低壓側(cè)開關(guān)、110 kV線路開關(guān)同時(shí)跳閘，導(dǎo)致該變電站全站失壓。

該故障發(fā)生在運(yùn)行過程中，檢修人員在第一時(shí)間對(duì)原因進(jìn)行了查找分析，因該變電站的110 kV線路仍然帶電，可初步判定故障范圍在#1主變110 kV進(jìn)線室與110 kV線路開關(guān)之間。C相線路的短路電流峰值約為3 kA。拉開#1主變110 kV主變閘刀，對(duì)進(jìn)線室進(jìn)行相關(guān)的絕緣電阻測(cè)試，得出A、B、C三相的阻值依次為600 MΩ、580 MΩ、2.5 MΩ，從檢測(cè)結(jié)果中可看出，110 kVⅠ段母線和C相氣室存在高阻接地故障。在110 kVⅠ段母線與110 kV線路開關(guān)之間，對(duì)SF6含量進(jìn)行檢測(cè)，CO2含量已超標(biāo)，但其它位置沒有這種情況，故可基本確定故障區(qū)域，接線室內(nèi)有盆式絕緣子被燒焦。

由此可見，此次事故主要是絕緣子內(nèi)部原因造成的，并非產(chǎn)品質(zhì)量問題，因其內(nèi)部存在有導(dǎo)電微粒及污染物，影響絕緣子內(nèi)部的磁場(chǎng)分布，從而向外部放電，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

3 解決GIS設(shè)備局部放電的有效途徑

3.1 提高產(chǎn)品的質(zhì)量

鑒于GIS設(shè)備在變電站的重要意義，必須保證其產(chǎn)品的高質(zhì)量，具體來說，可從以下幾點(diǎn)做起：①重視技術(shù)，加大維護(hù)管理力度，制訂相應(yīng)的流程和規(guī)定，強(qiáng)化工作人員的安全意識(shí)，使其端正態(tài)度、盡職盡責(zé)，保證產(chǎn)品的合格率；②加強(qiáng)技術(shù)交流，集思廣益，傾聽多方建議，尤其是在處理重大事故時(shí)，盡量由多人共同商榷，要全方位考慮，制訂出可行的策略，有機(jī)會(huì)可聘請(qǐng)業(yè)內(nèi)的專家做現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，加深理解，掌握更多的方法；③對(duì)設(shè)備的大概占地面積應(yīng)有一個(gè)比較準(zhǔn)確地估算，安裝時(shí)留有適當(dāng)?shù)脑６?，為以后維修保養(yǎng)提供方便；④加大對(duì)設(shè)備的維護(hù)力度，及時(shí)對(duì)運(yùn)行中的問題做檢查；⑤檢修時(shí)，氣室應(yīng)呈打開狀，按規(guī)范回收氣體，并用氮?dú)鉀_洗，還應(yīng)保證室內(nèi)足夠的通風(fēng)，保護(hù)人身安全。

3.2 加強(qiáng)監(jiān)督，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

GIS設(shè)備具有密封性，一旦出現(xiàn)故障，維修難度大，因此在選材、安裝和調(diào)試等過程中都應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督，把好各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量關(guān)。如耐壓擊穿放電，為避免發(fā)生同樣的事，務(wù)必要重視絕緣件的質(zhì)量，在加工時(shí)盡量做特殊加工，同時(shí)，生產(chǎn)環(huán)境、清潔度等因素也要重視。設(shè)備出廠前應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，若不合格，應(yīng)查明原因，并加以處理。變電站安裝GIS設(shè)備時(shí)，應(yīng)經(jīng)過耐壓交接試驗(yàn)。有關(guān)資料表明，在發(fā)生故障的GIS設(shè)備中，大約有2/3都沒有通過耐壓試驗(yàn)。GIS設(shè)備在運(yùn)行后第一年的事故率較高，以后逐漸降低，為此，必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，尤其是在使用的第一年，要加大巡查力度。因隔離開關(guān)故障最多，應(yīng)將其作為重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備，同時(shí)應(yīng)監(jiān)測(cè)氣室壓力的變化，保證其具有良好的密封性。

3.3 建立在線檢測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)發(fā)生局部放電故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，確定原因。局部放電檢測(cè)方法通常有：①電測(cè)法。如光學(xué)檢測(cè)法、聲學(xué)檢測(cè)法、化學(xué)檢測(cè)法等；②非電測(cè)法。主要有常規(guī)電測(cè)法以及超高頻法。其中，超高頻法應(yīng)用較廣泛，因其有良好的抗干擾性，擁有定位局放源的功能。然而，耦合器距局放源的距離遠(yuǎn)近，影響信號(hào)的強(qiáng)弱，要保證測(cè)量值的精確，每隔20～30 m就要有一個(gè)超高頻傳感器。該方法是將傳感器放于GIS內(nèi)部，對(duì)局放電磁波的頻譜進(jìn)行檢測(cè)。

4 結(jié) 語

隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)需要借助各種技術(shù)不斷更新，GIS設(shè)備憑借其諸多優(yōu)勢(shì)，在今后的電網(wǎng)建設(shè)中必將發(fā)揮更重要的作用。然而，其質(zhì)量問題也引起了人們的關(guān)注，因其質(zhì)量直接影響到電網(wǎng)的運(yùn)行安全，對(duì)于其間發(fā)生的故障，尤其是局部放電問題，應(yīng)找準(zhǔn)原因，采取措施及時(shí)解決，以保證GIS設(shè)備地正常運(yùn)行。

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