淺析變電站GIS設(shè)備的故障診斷與檢修

夏友森 王希 關(guān)鵬

摘要：變電站中隨著GIS設(shè)備的大量應(yīng)用，其故障診斷與檢修水平將決定變電站的運(yùn)行水平和質(zhì)量。一旦某些設(shè)備出現(xiàn)了故障問題，那么就會(huì)影響到變電站的安全運(yùn)行。因此，在電網(wǎng)建設(shè)推進(jìn)的大背景下，做好變電站GIS設(shè)備的故障檢修非常重要。為此，本文從實(shí)踐出發(fā)總結(jié)了一些GIS設(shè)備的常見故障，探討了這些故障產(chǎn)生的原因，并就此分享了一些故障檢修方法，重點(diǎn)探討了斷路器和互感設(shè)備的檢修問題，希望可以借此為從業(yè)者提供參考，促進(jìn)變電檢修工作水平不斷提升。

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備，故障，診斷檢修

引言

GIS設(shè)備，即氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，或者SF6全封閉組合電器。隨著對(duì)電網(wǎng)供電可靠性和安全運(yùn)行的要求越來越高，GIS設(shè)備逐漸運(yùn)用于各級(jí)電網(wǎng)，裝用量以13%的年增長(zhǎng)率遞增。GIS設(shè)備的好處很多，但其故障的診斷與檢修卻是比較頭疼的問題，因此總結(jié)一些實(shí)踐當(dāng)中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于提升GIS設(shè)備故障診斷和檢修水平有一定幫助。

1GIS設(shè)備基本介紹

GIS設(shè)備是一種全封閉金屬開關(guān)，并帶有氣體絕緣結(jié)構(gòu)，全稱是六氟化硫全密閉型組合裝置，該設(shè)備的外殼所用材質(zhì)為不銹鋼、鋁合金等金屬材料，在設(shè)備中空腔體內(nèi)充入六氟化硫氣體，這種氣體的滅弧性能和絕緣性能十分優(yōu)異。GIS設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)包括斷路器、匯控柜、開端設(shè)備、互感器等。斷路器在進(jìn)行開端線路操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧，但因?yàn)榱驓怏w優(yōu)異的滅弧性能力，電弧會(huì)立刻熄滅，同時(shí)在電弧作用下分解出對(duì)人體有害的氣體，所以應(yīng)在斷路器電弧產(chǎn)生處放置吸附劑?；ジ衅髦饕糜跍y(cè)量主回路的電流。

2GIS設(shè)備常見故障及原因

2.1GIS設(shè)備故障檢修難度較大

GIS設(shè)備是一種集成性的電器，在一座變電站之中，GIS設(shè)備將除變壓器之外的所有以此設(shè)備包括斷路器、母線、電流/電壓互感器、隔離開關(guān)、避雷器等集成于一個(gè)內(nèi)部充有一定壓力的六氟化硫氣體的金屬封閉罐體之中。當(dāng)GIS設(shè)備出現(xiàn)故障或者檢測(cè)出缺陷時(shí)，由于罐體較長(zhǎng)，空間較小，而且設(shè)備內(nèi)部存在一些死角，無法準(zhǔn)確有效的發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷或者準(zhǔn)確分析出原因，更是無法直接清理內(nèi)部異物，一般情況下只能花費(fèi)大量時(shí)間拆卸設(shè)備后才能進(jìn)行檢修維護(hù)，但是要注意六氟化硫是重氣體，在室內(nèi)環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致人窒息，如果出廠試驗(yàn)不合格還有可能含有有毒雜質(zhì)。所以GIS設(shè)備的檢修難度較大。但是GIS設(shè)備是除變壓器之外幾乎所有一次設(shè)備集成在一起的電器，其安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要作用，所以又必須要做好GIS設(shè)備的故障診斷和檢修工作，為此，按照現(xiàn)有的技術(shù)手段，通過總結(jié)GIS設(shè)備比較常見的故障類型，可能會(huì)有一定的幫助。

2.2GIS設(shè)備常見故障

（1）斷路器主要故障及原因

斷路器在工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)無法完成合閘與分閘的故障。出現(xiàn)此現(xiàn)象的主要原因如下：（a）合分閘的供電電能被斷開;（b）分合閘受控回路出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致分合閘無法完成;（c）斷路器合閘彈簧彈性勢(shì)能不足，導(dǎo)致分合閘動(dòng)作難以完成;（d）GIS設(shè)備腔體內(nèi)的六氟化硫氣壓下降，導(dǎo)致斷路器發(fā)生閉鎖狀態(tài)，無法分合;（e）斷路器的某些觸點(diǎn)存在接觸不良或者轉(zhuǎn)換不暢的故障。

（2）GIS設(shè)備電流互感器故障

在GIS設(shè)備使用過程中，互感器的測(cè)量電流數(shù)值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些偏差。在一次故障案例中發(fā)現(xiàn)，某500kV變電站GIS設(shè)備電流互感器出現(xiàn)了故障，因此，互感器的主回路電流測(cè)量結(jié)果與正常數(shù)值相比出現(xiàn)了很大誤差，并且誤差值大于10。對(duì)此故障原因深入分析后發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)此故障的具體原因可能有以下兩點(diǎn)：（a）GIS設(shè)備電流互感器在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，開關(guān)與屏蔽罩接近位置與金屬外殼需要進(jìn)行接觸，而與另一端與金屬外殼之間處于絕緣狀態(tài)，這種狀態(tài)下并不能產(chǎn)生回路。但在實(shí)際的操作過程中，GIS設(shè)備的分合會(huì)引起系統(tǒng)的震動(dòng)，使絕緣端發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象，使絕緣端與外殼發(fā)生連接現(xiàn)象。（b）若絕緣端與金屬外殼發(fā)生相連現(xiàn)象，形成了回路，互感器的二次繞組產(chǎn)生的感應(yīng)磁通將會(huì)在屏蔽罩內(nèi)發(fā)生逆向電流，與正常的測(cè)量電流產(chǎn)生了抵消。若將正常的測(cè)量電流值設(shè)為I1，屏蔽罩產(chǎn)生的逆向電流為Ie，在實(shí)際檢測(cè)過程中，互感器只能檢測(cè)到一個(gè)電流的存在，此電流數(shù)值為I=I1-Ie，因此測(cè)量值與實(shí)際值產(chǎn)生了偏差。GIS設(shè)備故障具體處理方式從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，不同原因?qū)е碌墓收闲枰扇〔煌臋z修方式。事實(shí)上由于GIS設(shè)備的檢修難度較大，在變電站的日常運(yùn)維當(dāng)中需要特別重視日常巡視工作，在巡視過程當(dāng)中一般就是用眼睛觀察，用鼻子聞，耳朵聽，隨身攜帶測(cè)溫儀、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、成像儀等儀器，特殊情況下會(huì)需要應(yīng)急燈、對(duì)講機(jī)。特別要注意的是巡視過程中要進(jìn)入六氟化硫氣體高壓室當(dāng)中時(shí)，入口處若無氣體含量顯示器，必須要先通風(fēng)15min并使用檢漏儀測(cè)量六氟化硫氣體含量，合格后才能進(jìn)入其中，并且不能一人進(jìn)入高壓室。

3.1斷路器檢修

當(dāng)確定GIS設(shè)備故障為斷路器故障后，在診斷過程中首先要確定是否是電源存在問題，無論合閘還是分閘，電能支持不夠都不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作，所以當(dāng)斷路器工作不正常時(shí)，首先檢查電源是否空開，并檢查熔絲，若電源空開，則試合空開，如果熔絲出現(xiàn)熔斷則只能更換新的熔絲。處理完成后進(jìn)一步檢查匯控柜。當(dāng)電源沒有問題時(shí)，考慮是否由控制回路引起分合閘動(dòng)作錯(cuò)誤。此時(shí)重點(diǎn)檢查控制回路中的關(guān)鍵位置。此時(shí)需要看故障類型是分閘動(dòng)作問題還是合閘動(dòng)作問題，當(dāng)故障表現(xiàn)為分閘動(dòng)作出錯(cuò)，則檢查斷路器控制把手、分閘線圈，若有特殊情況可邀請(qǐng)專業(yè)人員對(duì)控制回路進(jìn)行細(xì)致檢查，而當(dāng)出現(xiàn)合閘問題時(shí)，一般直接由專業(yè)人員檢查二次回路。

當(dāng)斷路器故障由六氟化硫氣體壓力不足引起時(shí)，需要注意，如果是分閘操作無法完成那么需要先中斷斷路器電源，使其空開，并向上匯報(bào)停止重合閘，批準(zhǔn)后用母聯(lián)串代的形式將未發(fā)現(xiàn)有故障情況的斷路器轉(zhuǎn)換至另一母線，最后中斷故障斷路器隨后進(jìn)行必要的維修作業(yè)。而若是合閘操作無法完成，那么先中斷電源，并申請(qǐng)重合閘，之后由維修人員進(jìn)行維修。

當(dāng)六氟化硫氣體壓力降低到警戒值以下，并且無法支持分合閘，那么就需要迅速中斷斷路器電源，閉鎖操作機(jī)構(gòu)，并作出不可手動(dòng)操作的標(biāo)志，隨后根據(jù)設(shè)備缺陷管理制度分割故障開關(guān)后進(jìn)行專業(yè)維修。

3.2互感器故障處理

由于互感器出現(xiàn)故障的狀況并不是很多，并且故障特征并不明顯，維修難度增大。首先故障的出現(xiàn)比較隱蔽，表面上并不會(huì)出現(xiàn)異響、異動(dòng)、失控等明顯現(xiàn)象，這就需要操作人員有一定的判斷經(jīng)驗(yàn)。一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了該故障發(fā)生的跡象，要馬上對(duì)供電系統(tǒng)電路進(jìn)行檢測(cè)，查找和確定故障位置，最后按照以下流程進(jìn)行處理：

首先，通過測(cè)試查找故障的具體原因和點(diǎn)位。由于高壓電設(shè)備具有一定危險(xiǎn)性，不能近距離接觸，所以工作人員要通過對(duì)互感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的方式進(jìn)行確認(rèn)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常部位，馬上申請(qǐng)斷電開蓋檢測(cè)，找出其中產(chǎn)生松動(dòng)的位置和原因，對(duì)其進(jìn)一步維修和處理，并采取措施防止該位置再次出現(xiàn)類似故障。其次，若無法修復(fù)需要更換，在更換前，需要對(duì)新的元件進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，同時(shí)確認(rèn)其規(guī)格型號(hào)是否符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求，避免更換安裝后再次出現(xiàn)故障問題。更換后對(duì)設(shè)備的接地端和非接地端進(jìn)行確認(rèn)，確保不會(huì)再次松動(dòng)后，方可合蓋、通電。

最后，更換后，技術(shù)人員要對(duì)維修后的GIS設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，觀察運(yùn)行狀態(tài)是否穩(wěn)定，互感器對(duì)主回路的電流測(cè)試是否準(zhǔn)確，待確保設(shè)備更新后參數(shù)準(zhǔn)確、狀態(tài)正常，方可正式使用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著GIS設(shè)備的大量運(yùn)用，對(duì)其故障診斷與檢修必須要特別重視起來，以保障GIS設(shè)備的正常運(yùn)行，這是確保電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文從實(shí)踐出發(fā)，進(jìn)行了一番簡(jiǎn)單的探討，可能存在不足，但希望有一定參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

韓豐.變電站GIS故障分析與解決對(duì)策實(shí)踐[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（17）：197-198.