淺談500 kVGIS設備故障診斷與維護

余祖良

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

淺談500 kVGIS設備故障診斷與維護

余祖良

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

針對500 kV GIS設備運行年久后，出現(xiàn)斷路器操作機構滲漏油、隔離閘刀操作機構卡澀等故障，制定一套準確、完整的故障診斷與維護方案，全面診斷GIS設備的運行狀態(tài)并提出相應的檢修措施。

500 kV GIS設備；故障診斷；SF6氣體

1　前言

華東桐柏抽水蓄能電站是一座日調節(jié)純抽水蓄能電站，共安裝4臺立軸單級混流可逆式水泵水輪機組，機組單機容量300MW，總裝機容量為1200MW。電站安裝有瑞士ABB公司制造ELK SP3型GIS（六氟化硫氣體絕緣金屬封閉開關設備）。電站GIS分為地下及地面兩部分，地下GIS布置于主變洞第二層，2臺主變壓器組成聯(lián)合單元。地面GIS布置于開關站GIS室內(nèi)，采用二進二出內(nèi)橋接線形式，經(jīng)戶外套管和兩回500 kV出線設備相連。地下GIS和地面GIS之間通過500 kV電纜連接。

桐柏抽水蓄能電站500 kV GIS設備于2005年投運。運行年久后，出現(xiàn)斷路器操作機構滲漏油、隔離閘刀操作機構卡澀等問題。由于500 kVGIS設備與常規(guī)設備相比，設備維修過程復雜，維修空間狹小，加之設備全部被封閉，一旦發(fā)生故障，后果往往很嚴重，停電范圍要比常規(guī)設備大，經(jīng)濟損失也比較大。所以，對桐柏電站500 kV二單元GIS設備制定一套準確、完整的故障診斷與維護方案，對保障GIS設備安全運行具有重要意義。

2　GIS設備常見故障

GIS設備具有運行可靠性高、維護方便，占地面積小等優(yōu)點，但同時也出現(xiàn)一些故障，具體有以下幾種故障。

2.1 SF6氣體泄漏

這類故障通常發(fā)生在設備的密封面、焊接點和管路接頭處，主要是由電氣設備的材料和加工、裝配、設計缺陷以及密封材料老化或破損造成。

2.2 SF6氣體微水超標

運行當中的斷路器室SF6氣體含水量太高引起的故障易造成絕緣子或其他絕緣件閃絡。微水超標的原因主要是通過密封件滲入的水分進入到SF6氣體中，由于水分子的滲透力極強，經(jīng)過多年的運行，不斷有水蒸氣向內(nèi)部滲透，導致氣體中含水量上升。

2.3斷路器故障

GIS斷路器故障發(fā)生主要是由于斷路器、隔離開關或接地開關等元件的氣體擊穿，還有動、靜觸頭在合閘時的偏移，引起接觸不良。

2.4內(nèi)部放電故障

GIS內(nèi)部放電故障較為典型的是電暈放電。由于外加電壓上升達到氣體絕緣擊穿強度時，就容易發(fā)生電暈放電。發(fā)生電暈放電的原因主要是由于制作工藝等原因，GIS內(nèi)部存在微小的異物、毛刺等缺陷導致絕緣強度下降所致。

2.5液壓機構出現(xiàn)滲漏油或打壓頻繁等故障

液壓機構滲漏油故障主要分為外部滲漏和內(nèi)部滲漏兩大類，液壓機構發(fā)生外漏的主要是管接頭松動、接頭卡套損壞等造成。

發(fā)生內(nèi)漏的主要是液壓機構的密封圈、墊片損壞老化、內(nèi)部接頭松動等造成。

3　GIS設備故障診斷與維護

結合桐柏電站500 kV二單元GIS設備接線特點，對GIS設備采用檢查、觀察、尋找故障、診斷、調整修理、更換和試驗等手段，全面診斷GIS設備的運行狀態(tài)。以下具體介紹診斷方法和項目。

3.1 GIS設備檢查項目

（1）GIS設備外觀目視檢查包括：GIS金屬外殼及其連接件檢查；開關操作機構外觀及內(nèi)部元件檢查；現(xiàn)地控制柜外觀及內(nèi)部元器件檢查；二次電纜及連接線外觀檢查；GIS設備接地連接等可以由目視檢查出的部分檢查。

（2）氣室SF6氣體密度檢查：檢查GIS設備的氣室SF6氣體密度，可以判別氣室的氣密性。根據(jù)溫度壓力曲線檢查氣室壓力應符合設備技術要求的額定壓力。

（3）氣室SF6微水/壓力/分解物含量測量，對各個氣室的SF6氣體進行微水含量檢測。要求斷路器氣室不大于300 ppm（v），其他氣室不大于500 ppm （v）；純度應高于98%等。

（4）GIS設備回路模擬試驗即功能試驗包括：隔離接地開關、快速接地開關現(xiàn)地手動/電動分合閘操作；斷路器現(xiàn)地電動分合閘操作；開關、斷路器的聯(lián)鎖閉鎖試驗；斷路器防跳躍試驗；故障報警信號檢查；間隔加熱器功能檢查等。

3.2 GIS設備維護項目

（1）斷路器彈簧儲能液壓操作機構密封檢查、控制元器件檢查調整、儲能效率檢查、操作功能檢查等。設備運行5年后還需進行以下檢查：斷路器操作次數(shù)檢查；液壓泵啟動次數(shù)檢查；碳刷檢查（最小長度11mm）；傳動元件，傳動軸襯套檢查；輔助開關位置指示器檢查；功能測試，分閘線圈時間測量；功能測試，合閘線圈時間測量；一次合分操作后，儲能時間的測量等。

（2）隔離閘刀、接地閘刀操作機構控制元器件檢查、機械傳動元件檢查調整等。維護過程需要進行以下檢查：用手柄進行操作機構的機械功能試驗（分—合操作）；檢查馬達的限位開關，手柄聯(lián)鎖裝置以及位置指示器；測試中間和重點位置；測試手柄和終點位置的閉鎖；目檢電氣連接（使用內(nèi)窺鏡）；操作機構的電氣功能試驗（分—合操作）；測量額定電壓下的馬達電流；檢查碳刷；防凝露加熱器的功能試驗等。

（3）現(xiàn)地控制柜控制元器件檢查調整，維護過程需要進行以下檢查：單元聯(lián)鎖及間隔間聯(lián)鎖檢查；控制開關及輔助接點檢查；斷路器防跳回路檢查；告警信號檢查；斷路器閉鎖功能檢查；合閘回路檢查；監(jiān)視繼電器檢查；控制電纜檢查等。

（4）密度監(jiān)視器檢查，密度繼電器設于兩級報警輸出機構，繼電器的報警值不可調。需使用專用的SF6氣體密度繼電器校驗儀進行校驗。

（5）互感器與避雷器進行接線檢查，接線端子盒密封情況檢查。

4　GIS設備診斷結果

4.1設備的絕緣狀態(tài)

通過對SF6氣體的微水含量、氣體分解物SO2/H2S含量、SF6氣體純度的測試數(shù)據(jù)進行分析（表1），各項指標均符合技術要求。說明GIS內(nèi)部不存在電暈、閃絡等放電現(xiàn)象引起的分解物含量增加或超標，從而判斷GIS內(nèi)部的絕緣狀態(tài)良好。

4.2設備的操作性狀態(tài)

（1）斷路器及其操作機構

彈簧儲能液壓操作機構HMB-8.2外觀完好，其中桐巖線5054開關C相一個儲能模塊連接面可見掛油現(xiàn)象，在檢修時已對漏油部件進行更換。彈簧儲能液壓操作機構的操作功率滿足要求。桐巖線5054開關B相機構油位偏低，現(xiàn)場已加液壓油至額定油位。液壓油顏色正常無發(fā)暗渾濁等現(xiàn)象。斷路器及其操作機構總體各項性能指標均能達到技術要求。（2）隔離開關、接地開關和快速接地開關操作機構隔離開關觸頭外觀目測檢查良好，動作良好。操作機構的電氣性能及機械性能均良好。

4.3設備的氣密性狀態(tài)

現(xiàn)場檢查各氣室密度繼電器刻度及查閱以往設備補氣記錄，此次維護的設備各密封部件均無泄漏。

4.4現(xiàn)地控制柜元件及氣體密度繼電器狀態(tài)

現(xiàn)地控制柜的各元器件外觀無機械及電氣損傷、腐蝕，動作準確可靠，無抖動，異響等異?，F(xiàn)象。密度繼電器B5A、B5B有腐蝕情況，在維護中更換新的密度繼電器。其余密度繼電器均可以正確指示，各報警輸出動作值均符合要求。

4.5斷路器合分時間特性

斷路器的合分特性均符合ABB該型號GIS設備的技術要求，可以判定合格。

從以上診斷結果及現(xiàn)場檢測的各項性能指標分析，500 kVGIS二單元總體上符合設備的各項參數(shù)要求，結合設備狀態(tài)分析，該單元GIS設備在檢查維護間隔期內(nèi)（一般是3～5年）無需進一步的小修或大修工作，但隨著GIS設備使用時間的增長，有必要在下一個檢查維護期后對GIS設備的相關參數(shù)繼續(xù)進行測試，以實現(xiàn)連續(xù)的狀態(tài)檢測。

5　結束語

通過此次500 kV二單元GIS設備診斷與維護工作，及時發(fā)現(xiàn)GIS設備存在的運行故障隱患并作出相應的檢修措施，確保GIS設備在運行使用過程中不發(fā)生故障，從而避免造成更大的損失，做到防范于未然。同時，隨著科學技術的進步，GIS設備診斷新技術、新方法不斷涌現(xiàn)，如超聲波法、特高頻測試法已應用于GIS設備診斷。我們將在今后的工作中不斷嘗試和探索新技術、新方法的應用并積累經(jīng)驗，為GIS設備安全運行不斷提供技術保障。

[1]劉明武.電力GIS設備故障診斷方法的探析[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2013(4):122-123.

[2]李景祿.高電壓電氣設備試驗與狀態(tài)診斷[M].北京：中國水利水電出版社，2008：146-149.

[3]姚智明.高壓設備中SF6氣體泄漏原因分析[J].科技信息，2012（9）：362-363.

[4]王付鋼.GIS設備微水超標的原因及控制措施[J].科技縱橫，2009(12):139-140.

[5]趙晨光，康國鈞.斷路器液壓機構常見故障分析及處理方法[J].電器工業(yè)，2011(9):61-62.

[6]范磊.電力GIS設備故障診斷方案[J].機電信息，2011(15): 25-27.

余祖良（1983-），男，工程師，從事抽水蓄能電站運維工作。

TM595

B

1672-5387（2015）11-0045-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.016

2015-07-31