包鋼71#變電所110kV GIS故障分析與防范措施探討

王茂國(guó)，石成國(guó)，李永

（包鋼股份工程服務(wù)公司 包鋼動(dòng)供總廠，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

目前，電力是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活使用最為廣泛的能源，我國(guó)非常的重視電網(wǎng)建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)逐漸加大電網(wǎng)方面的投資力度，并且逐漸的完善變電站建設(shè)，確保人民可以正常用電。GIS 設(shè)備本身具有的諸多優(yōu)勢(shì)，使得其在變電站之中得到廣泛的應(yīng)用，但是我們也不能忽視在日常運(yùn)行環(huán)節(jié)GIS 設(shè)備因?yàn)楦鞣N因素的影響導(dǎo)致故障的出現(xiàn)，最終影響變電站的正常工作。

1 GIS 組合電器的簡(jiǎn)介與優(yōu)缺點(diǎn)分析

GIS 一般是由斷路器、接地開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、連接件、母線等共同組成，這一部分設(shè)備或者是部件全部封閉在金屬接地外殼中形成了一個(gè)間隔，其內(nèi)部存在一定壓力的SF6氣體，屬于絕緣介質(zhì)。一個(gè)GIS間隔之中包含了諸多設(shè)備，這一種緊湊的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)相對(duì)突出，但是同樣也存在一定的問(wèn)題，所以只有合理的分析其優(yōu)缺點(diǎn)，才可以制定相應(yīng)的故障維修技術(shù)措施。

1.1 優(yōu)點(diǎn)分析

第一，小型化。GIS 選擇SF6 作為絕緣與滅弧介質(zhì)，這樣就可以減少占地面積。第二，可靠性高。因?yàn)镚IS組合電器帶電部分都被封閉在SF6 氣室之中，不會(huì)受到外部環(huán)境太大的影響，并且內(nèi)部的隔離開(kāi)關(guān)、斷路器以及接地開(kāi)關(guān)之間都是相互連鎖的。第三，安全性較高。因?yàn)镚IS 封閉在接地的金屬殼之中，所以也不會(huì)存在觸電危險(xiǎn)。SF6屬于不燃?xì)怏w，沒(méi)有火災(zāi)危險(xiǎn)。第四，帶電部分屬于金屬殼體封閉，對(duì)于靜電和電磁進(jìn)行屏蔽，抗電磁干擾能力強(qiáng)，并且噪音小。第五，安裝周期短。在工廠中進(jìn)行GIS 整機(jī)的裝配、調(diào)試，等待試驗(yàn)合格之后，利用單元或者是間隔的形式直接運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)。第六，維護(hù)方便，但是檢修周期較長(zhǎng)。由于GIS 結(jié)構(gòu)的布局較為合理，SF6 氣體滅弧能力較強(qiáng)，因?yàn)檠娱L(zhǎng)了使用壽命，也有利于日常的維護(hù)。

1.2 缺點(diǎn)分析

第一，價(jià)格昂貴，會(huì)提升變電站整體投資。第二，一旦發(fā)生事故，就可能導(dǎo)致被迫停電現(xiàn)象的出現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)進(jìn)一步加大停電面積，而事故處理難度較大，耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。第三，SF6屬于惰性氣體，無(wú)毒，但是要比氧氣重，泄漏之后就會(huì)在低洼之處聚集，可能導(dǎo)致運(yùn)行人員窒息。第四，當(dāng)GIS 出現(xiàn)絕緣擊穿事故的時(shí)候，其內(nèi)部會(huì)有電弧產(chǎn)生，在高溫高壓的作用下，SF6 會(huì)分解為硫化氫、氟化氫等劇毒物質(zhì)，并且附著在母線等設(shè)備的表面之上，如果不留心就可能威脅檢修人員的健康。第五，GIS 整體的密封會(huì)導(dǎo)致局部放電和內(nèi)部發(fā)熱的故障出現(xiàn)，如果不能及時(shí)的處理，就會(huì)引發(fā)絕緣擊穿等事故。第六，為了避免外殼感應(yīng)電觸電，對(duì)于GIS 接地以及變電站接地的要求就偏高。

2 71#變電所110kV GIS故障分析

2.1 事故現(xiàn)象

2018年7月1日14點(diǎn)05分，83#變電所鋼冶I回距離II段保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障相別為A、B相，短路位置測(cè)距為3．3km。71#變電所鋼冶I回及所帶110kV I、II段母線，2#主變，35kV II段、10kV II段及配出失電。

鋼冶I回故障跳閘影響4#高爐、鋼管公司1#鑄機(jī)、煉鋼廠5#鑄機(jī)、動(dòng)供總廠6#、7#空壓站，跳閘同時(shí)，引起83#變電網(wǎng)波動(dòng)，影響煉鐵廠一燒、三燒，煉鋼廠6#鑄機(jī)，長(zhǎng)材1#、3#線，軌梁1#、2#線。

2.2 處理經(jīng)過(guò)

事故發(fā)生后，動(dòng)供總廠立即按照事故應(yīng)急預(yù)案及事故處理流程組織設(shè)備檢查及恢復(fù)送電，于14點(diǎn)56分恢復(fù)10kV II段母線送電，16點(diǎn)43分恢復(fù)10kV II母全部饋出線路送電；16點(diǎn)47分恢復(fù)35kV II段母線送電，17點(diǎn)23分恢復(fù)35kV II母全部饋出線路送電。同步安排供電線纜部對(duì)鋼冶I回架空線路全線進(jìn)行巡視檢查；安排工程服務(wù)公司動(dòng)供電氣作業(yè)部對(duì)鋼冶I回83變、71變兩側(cè)進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)，對(duì)71#變側(cè)110kV I、II母GIS間隔SF6氣體成分進(jìn)行測(cè)試，對(duì)110kV I、II母母線、110kV 1#、2#PT、分段與配出按規(guī)程進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

2.3 原因分析

（1）鋼冶I回架空線路全線無(wú)異常。

（2）71#變電所110kV GIS 組合電器外觀檢查無(wú)異常、無(wú)異味、無(wú)放炮痕跡、無(wú)發(fā)熱，對(duì)所有間隔氣室SF6氣體成分進(jìn)行檢測(cè)，其中110kV 1#PT 間隔避雷器氣室CO含量為103．5ul/L，純度91．68%，試驗(yàn)結(jié)論為：分解物含量很高，內(nèi)部存在高能量局部放電，引起固體絕緣材料分解，盡快停電處理（2016年12月15日，71#變110kV 1#PT SF6氣體成分測(cè)試，CO含量為25．1ul/L，純度99%，試驗(yàn)結(jié)果合格）。

（3）對(duì)110kV I、II母及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行耐壓檢測(cè)，結(jié)果為110kV 1#PT與避雷器共用間隔耐壓不合格。

（4）鋼冶I回兩側(cè)保護(hù)復(fù)查正常。結(jié)論：初步判斷為110kV 1#PT避雷器故障，具體故障元件待解體后進(jìn)一步確認(rèn)。

（5）解決措施：①根據(jù)GIS運(yùn)行年限及運(yùn)行狀況，制定大修計(jì)劃。②對(duì)于運(yùn)行年限超過(guò)10年的GIS設(shè)備內(nèi)避雷器及絕緣易損件制定更換計(jì)劃。③結(jié)合我廠GIS設(shè)備運(yùn)行年限，按負(fù)荷重要情況，已經(jīng)上報(bào)72#、73#、75#變電所GIS技改計(jì)劃，但未批準(zhǔn)。我廠根據(jù)費(fèi)用情況，制定110kV設(shè)備改造計(jì)劃，2018年計(jì)劃對(duì)74#變電所110kV設(shè)備進(jìn)行改造。④針對(duì)GIS設(shè)備，修訂檢測(cè)項(xiàng)目、周期及標(biāo)準(zhǔn)。

3 71#變電所進(jìn)一步分析與技術(shù)防范措施

110kV GIS 組合電器一般經(jīng)三階段，逐步演變?yōu)楣收希紫染植枯p微放電，SF6氣體逐步分解產(chǎn)生其他分解物，然后絕緣逐步降低，引發(fā)故障。

（1）針對(duì)局部放電，可以定期進(jìn)行局放檢測(cè)，使用GIS 局部放電在線測(cè)試儀過(guò)超高頻電磁波（UHF，又稱特高頻法）及超聲波（AE，又稱聲發(fā)射法）體外傳感原理，實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)和定位，適用于對(duì)GIS組合電器的絕緣缺陷進(jìn)行在線檢測(cè)和診斷，對(duì)110kV GIS 組合電器輕微放電異音可在幾秒內(nèi)得到測(cè)試結(jié)果，是開(kāi)展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷的有效手段；也可以安裝實(shí)時(shí)局放檢測(cè)儀，建立數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

（2）針對(duì)SF6氣體可以開(kāi)展定期氣體成分檢測(cè)，根據(jù)氣體含量與純度分析，可以檢查分解物含量是否超標(biāo)，判定內(nèi)部是否存在高能量局部放電；也可以安裝實(shí)時(shí)氣體成分檢測(cè)儀，建立數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

（3）定期做絕緣檢測(cè)耐壓試驗(yàn)，根據(jù)每年耐壓數(shù)據(jù)判斷絕緣劣化趨勢(shì)。