淺談在GIS故障判斷中SF6氣體雜質(zhì)含量的分析應(yīng)用

李　鈺

（黑龍江省送變電工程公司調(diào)試分公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

淺談在GIS故障判斷中SF6氣體雜質(zhì)含量的分析應(yīng)用

李鈺

（黑龍江省送變電工程公司調(diào)試分公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

為了提高設(shè)備故障排除效率，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。本文筆者就SF6氣體分解機(jī)理進(jìn)行簡要的分析論述，并對不同故障情況下SF6氣體雜質(zhì)含量特征加以描述，希望通過設(shè)備氣體含量提升故障判斷的準(zhǔn)確率，提升設(shè)備利用率。

設(shè)備故障；氣體雜質(zhì)；絕緣材料

本文在SF6氣體分解機(jī)理的基礎(chǔ)上對不同故障情況下氣體雜質(zhì)含量進(jìn)行了分析，并通過一系列氣體反應(yīng)分析得出故障發(fā)生的原因和故障問題預(yù)防解決辦法，以做好設(shè)備潛伏性故障排除工作，提升設(shè)備運行安全。

1. GIS在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用

GIS設(shè)備全稱六氟化硫氣體組合電氣設(shè)備，該設(shè)備具有安裝方便、安全可靠、占地面積小等特點，因此被廣泛運用于城市電網(wǎng)及水電站等工程建設(shè)中來，其中涉及的電壓等級由110kV～500kV不等。尤其是在近幾年內(nèi)我國電力事業(yè)發(fā)展速度較快，各地均有電力設(shè)備廠家不斷興起，如西開、北開等廠家所使用的電壓等級都是以110kV為主。而110kV的GIS設(shè)備都是三相共體結(jié)構(gòu)，220kV的設(shè)備則是有三相分體和三相共體的，一般情況下，電壓較高的設(shè)備都是三相分體的。雖然與傳統(tǒng)設(shè)備相比GIS設(shè)備具有一定的優(yōu)勢，但是一旦發(fā)生故障，就會造成嚴(yán)重的后果，且不容易尋找到較為適宜的備品備件，故障修復(fù)時間較長，若是從國外進(jìn)口的設(shè)備，想要更換故障部件難度更大、時間更長。因此，在GIS設(shè)備應(yīng)用逐漸廣泛的今天，設(shè)備故障問題越發(fā)受到了電力部門的重視，設(shè)備故障預(yù)防也已經(jīng)納入到電力部門主要工作日程上來。

圖1　

與普通電網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備相比，GIS設(shè)備在設(shè)備接線方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)上具有一定的特殊性，利用傳統(tǒng)檢測方法是難以起到對運行狀況監(jiān)督的作用，而按照常規(guī)的氣體檢測方法檢測到的僅僅是氣體濕度，而難以準(zhǔn)確判斷出設(shè)備內(nèi)部的潛伏性故障。在設(shè)備的正常運行過程中SF6氣體大多含雜質(zhì)。設(shè)備故障發(fā)生時，受高溫作用或是電弧作用影響，SF6氣體與設(shè)備內(nèi)部絕緣材料相互作用就產(chǎn)生一定量的雜質(zhì)，我們可以以此作為憑據(jù)對SF6設(shè)備故障情況進(jìn)行判斷，并通過相同的原理做好相應(yīng)的設(shè)備故障問題判斷，更好地了解設(shè)備停電和設(shè)備內(nèi)部故障發(fā)展?fàn)顩r跟蹤，提高設(shè)備利用率。

表1　故障氣室三相斷開測試結(jié)果

2. 設(shè)備故障中SF6氣體分解原理的雜質(zhì)來源

通過對電網(wǎng)設(shè)備故障雜質(zhì)來源進(jìn)行分析總結(jié)如下：氣體本身就含有一定的雜質(zhì)，其中的充分有空氣、水分等；氣體充裝時帶入了部分雜質(zhì)，主要以水分、空氣和二氧化碳為主；設(shè)備故障會產(chǎn)生SO2F2、SF4等，SF6電氣設(shè)備故障情況下，氣體在過熱及放電作用下的分解圖，如圖1所示。

設(shè)備故障分析判斷。根據(jù)筆者長期的電網(wǎng)工作經(jīng)驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，超聲局放檢測發(fā)現(xiàn)了相氣室存在的異常情況，進(jìn)行合理的氣體成分采樣，做好電網(wǎng)設(shè)備檢測試驗試驗內(nèi)容就是根據(jù)現(xiàn)場使用檢測管來對HF體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行測試，經(jīng)過試驗過程中所有氣體的體積分?jǐn)?shù)我們就能夠?qū)怏w中雜質(zhì)含量多少有一定的了解，但是由于氣體內(nèi)雜質(zhì)種類較多，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多次試驗結(jié)果比對。具體數(shù)值見表1。

由于該PT是三相連通，想要提高設(shè)備監(jiān)督水平，就需要對3個氣室分別斷開進(jìn)行檢測，通常情況下，檢測各項數(shù)據(jù)都是較為穩(wěn)定的，而按照檢測數(shù)據(jù)分析能夠得出以下結(jié)論：

首先，第一次檢測時發(fā)現(xiàn)HF，這就說明該氣室存在故障，而檢測過程中沒有檢測出SO2F2、SO2等氣體雜質(zhì)，也就是意味著故障情況并不嚴(yán)重。

其次，當(dāng)檢測過程中發(fā)現(xiàn)CF4與正常運用的設(shè)備氣體相比有所增加，我們就可以認(rèn)定該故障與絕緣材料有關(guān)，而通過多次檢測發(fā)現(xiàn)該氣體體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定，這也證明該項故障沒有嚴(yán)重化和進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。

再者，后面的多次檢測都未發(fā)現(xiàn)HF，其原因可能是HF體積分?jǐn)?shù)較低，且不夠穩(wěn)定，容易被氣室內(nèi)部吸附劑吸附，這說明故障暫時沒有擴(kuò)大化的情況發(fā)生。

最后，我們可以通過超聲局部防檢測結(jié)果來判斷內(nèi)部懸浮電位放電情況。若是由于其他原因需要更換該PT，就要對該PT進(jìn)行故障解體檢查，查明故障產(chǎn)生的根本原因，做好故障的準(zhǔn)備措施。

3. GIS設(shè)備故障預(yù)防

3.1防范開關(guān)、刀閘觸頭過熱

觸頭主要指隔離開關(guān)觸頭和斷路器，當(dāng)觸頭接觸不良就會引發(fā)設(shè)備過熱。長期高溫運行就會造成設(shè)備運行壓力，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致觸頭梅花觸子彈性喪失，增大觸頭電阻，觸頭溫度過高還會造成金屬物融化，產(chǎn)生尖端放電，進(jìn)而引發(fā)重大設(shè)備故障，造成GIS導(dǎo)體對外殼電弧短路。筆者針對這一問題提出了以下3點防范意見和建議：

定期開展回路電阻測量，以便于盡早發(fā)現(xiàn)故障安全隱患。由于GIS設(shè)備的特殊性，難以單獨進(jìn)行刀閘或是開關(guān)的測量，不能直接接觸觸頭。因此，可以采取開關(guān)兩側(cè)維護(hù)地刀測量，取得開關(guān)兩側(cè)維護(hù)地刀電阻，根據(jù)這一測量數(shù)據(jù)推斷出刀閘或是開關(guān)的電阻。并將其與投產(chǎn)前設(shè)備電阻值比較，做好相關(guān)數(shù)據(jù)對比，根據(jù)設(shè)備運行數(shù)據(jù)判斷其運行情況，做好故障預(yù)防措施。

利用紅外熱像儀進(jìn)行定期或是不定期GIS設(shè)備觸頭溫度測量，一旦該測量數(shù)據(jù)顯示設(shè)備部件溫度過高，就需要綜合考慮設(shè)備環(huán)境溫度、設(shè)備運行狀況、歷史數(shù)據(jù)等進(jìn)行全面科學(xué)地判斷，快速采取降溫措施，保障設(shè)備安全運行。

定期或不定期進(jìn)行刀閘情況觀察，若是刀閘觸頭表面過熱就會造成表面物質(zhì)顏色變化，判斷設(shè)備故障情況，了解設(shè)備運行狀況。

3.2倒閘操作事故預(yù)防措施

全面考慮到該設(shè)備的特殊性，有的設(shè)備生產(chǎn)廠家會設(shè)置GIS設(shè)備刀閘觸頭部位觀察孔，但也有部分是沒有配備觀察孔的，這樣就給設(shè)備運行狀況檢查帶來了一定的困難。當(dāng)設(shè)備運行時間較長、安裝質(zhì)量不好或是操作頻繁時，就會造成GIS設(shè)備假合或是假分、合閘或分閘不到位等相關(guān)問題，都會引發(fā)設(shè)備故障。我們需要對其給予高度的關(guān)注。通過觀察孔了解部分運行狀況和實際位置。

對于那些沒有觀察孔的設(shè)備，就需要根據(jù)機(jī)械位置轉(zhuǎn)動與刀閘三相操作連桿轉(zhuǎn)動情況進(jìn)行設(shè)備故障情況判斷。設(shè)有刀閘的還可以利用刀閘開關(guān)閉合，并在設(shè)備運行過程中，退出刀閘電源操作開關(guān)，謹(jǐn)防直流回路接地運行造成刀閘帶負(fù)荷誤分合事故。

通過發(fā)出刀閘指令對設(shè)備回路直流電源進(jìn)行控制，若是受某些因素影響，而不能做好刀閘自動分合，就需要做好刀閘操作管理，避免刀閘事故發(fā)生。

3.3SF6氣體濕度超標(biāo)預(yù)防

對開關(guān)隔室，濕度偏高時，開關(guān)的操作會產(chǎn)生較多的有毒及腐蝕性物質(zhì)，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，會引起盤式絕緣子結(jié)露，從而造成絕緣子表面閃絡(luò)事故。濕度超標(biāo)還會降低氣體的強(qiáng)度。下面3條措施是防止SF6氣體濕度超標(biāo)的有效手段：定期測量氣體的濕度，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)較多的隔室，根據(jù)滲透理論，大氣中的水分會慢慢地滲入，故要加強(qiáng)對該隔室氣體濕度的監(jiān)測；濕度測量的結(jié)果，往往受溫度和濕度的影響，故濕度的定期測量最好選擇在同一環(huán)境條件下。

結(jié)語

我們能夠通過SF6氣體雜質(zhì)含量判斷GIS故障情況，進(jìn)而保障設(shè)備運行安全，實現(xiàn)監(jiān)測設(shè)備的有效運行，保障了設(shè)備的正常供電，降低了設(shè)備停電損失，市場推廣價值較高。但是由于我國在該方面的研究時間較短，數(shù)據(jù)積累較為缺乏，并不能夠在設(shè)備運行狀況和測試方法上形成一定的標(biāo)準(zhǔn)，因此我們需要做好相關(guān)方面內(nèi)容研究，努力提升設(shè)備故障檢測手段，實現(xiàn)設(shè)備運用的有效管理。

［1］梁敬.GIS設(shè)備全過程管理的探討［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，2011（1）：43-44.

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