變電站GIS設(shè)備的故障診斷及檢修方法探討

林海君

摘要：文章總結(jié)變電站GIS設(shè)備的常見(jiàn)故障類型，針對(duì)不同類型故障提出了相應(yīng)的故障診斷方法和分析其產(chǎn)生原因，此外，也提出了不同故障的檢修方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站GIS設(shè)備;故障診斷;檢修方法

一、引言

GIS設(shè)備是變電站中重要的集成性電器，屬于氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備的一種，其內(nèi)部封閉著SF6氣體，且其中的電氣設(shè)備主要包括斷路器、開(kāi)關(guān)設(shè)備以及互感器等。一旦在此設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而出現(xiàn)故障，通常會(huì)表現(xiàn)出上述結(jié)構(gòu)故障或者SF6氣體泄漏，這就會(huì)對(duì)變電站的正常和安全運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致大面積停電等電網(wǎng)事故。雖然此類設(shè)備的故障概率較低，但是仍然需要提前研究好此類設(shè)備運(yùn)行中的常見(jiàn)故障類型，采取相應(yīng)的故障診斷和檢修方法及時(shí)排除故障來(lái)保障變電站和整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

二、變電站GIS設(shè)備故障種類

總結(jié)變電站運(yùn)行中GIS設(shè)備的常見(jiàn)故障類型，一是操作機(jī)構(gòu)故障。此類故障主要表現(xiàn)出變電站運(yùn)行中隔離開(kāi)關(guān)無(wú)法正常分合和運(yùn)行的問(wèn)題，增加了封閉氣室的觀察難度，這就會(huì)造成放電短路以及大面積停電問(wèn)題。二是局部放電故障。對(duì)于新投入運(yùn)行的GIS設(shè)備，往往會(huì)由于設(shè)計(jì)制造以及運(yùn)輸安裝等方面的原因，或者出現(xiàn)其運(yùn)行中不適合當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境的原因，也就是運(yùn)行環(huán)境中存在較多的粉塵等干擾因素、GIS中導(dǎo)體的光潔度較差等原因而引發(fā)此故障。三是SF6氣體泄漏故障。在此類設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或者是人為操作不當(dāng)、外力破壞等原因可能會(huì)造成密封膠圈的密封性下降，導(dǎo)致氣體泄漏問(wèn)題。四是GIS氣室內(nèi)部的水位超標(biāo)的問(wèn)題，這主要由于密封膠圈密封性降低而造成水汽進(jìn)入氣室內(nèi)部，或者其運(yùn)行環(huán)境濕度過(guò)高的原因。五是二次設(shè)備老化故障。這主要表現(xiàn)在隔離開(kāi)關(guān)連鎖繼電器出現(xiàn)了破損問(wèn)題而引發(fā)控制回路故障等。

三、變電站GIS設(shè)備的故障診斷

（一）斷路器故障診斷

GIS設(shè)備內(nèi)部的斷路器出現(xiàn)故障主要表現(xiàn)在內(nèi)部電能不足、控制回路無(wú)法正常運(yùn)行等，這都會(huì)影響正常的分合閘操作。造成上述現(xiàn)象的原因，可能是由于電源連接異常，導(dǎo)致電源中斷而產(chǎn)生分閘供電問(wèn)題?；蛘呤浅霈F(xiàn)了分合閘控制回路出現(xiàn)短路斷路等問(wèn)題，影響正常的分合閘操作，或者是出現(xiàn)了斷路器接觸不良等問(wèn)題。針對(duì)此類故障，在故障診斷時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備氣室中SF6氣壓降低的現(xiàn)象，在低于規(guī)定數(shù)值之后就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)閉鎖狀態(tài)而無(wú)法及時(shí)完成分合作業(yè)，不利于斷路器的正常運(yùn)行。另外經(jīng)過(guò)診斷還會(huì)發(fā)現(xiàn)靠近開(kāi)關(guān)一側(cè)的互感器的屏蔽罩會(huì)與設(shè)備的外側(cè)保持連接，但是線路另一側(cè)的隔絕SF6氣體就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣狀態(tài)而無(wú)法產(chǎn)生回路，這就會(huì)影響正常的分合閘動(dòng)作。

（二）SF6氣體泄漏故障診斷

GIS設(shè)備的氣室中充滿了SF6氣體，此種氣體是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且密度比空氣大的氣體，其在氣室中起到隔絕空氣的作用，如果發(fā)生泄漏會(huì)沉積在低處并且會(huì)分解為損害人體健康的成分。分析導(dǎo)致此問(wèn)題的原因，主要是此設(shè)備的密封性遭到了破壞的原因。比如在進(jìn)行設(shè)備焊接加工時(shí)由于電流過(guò)大而燒開(kāi)焊縫，或者在較大局部應(yīng)力下導(dǎo)致焊縫炸裂的原因?；蛘呤怯捎诖嗽O(shè)備金屬外殼材料中本身存在砂眼問(wèn)題，或者在外殼鑄造時(shí)由雜質(zhì)或氣泡摻入其中，容易遭受到外力影響下出現(xiàn)裂痕。在或者法蘭結(jié)合面結(jié)拱粗糙精度較低、密封墊老化、密封圈安放位置不當(dāng)?shù)纫矔?huì)導(dǎo)致此位置出現(xiàn)漏氣問(wèn)題。此外還會(huì)由于此設(shè)備密封位置和管路連接的位置或者焊接點(diǎn)位置出現(xiàn)故障而導(dǎo)致氣體泄漏。

（三）互感設(shè)備故障診斷

GIS設(shè)備運(yùn)行中容易出現(xiàn)互感設(shè)備所測(cè)電流數(shù)值不準(zhǔn)的問(wèn)題。比如一某500kV變電站中的GIS設(shè)備為例，在日常運(yùn)行檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)其中的電流互感器主回路電流測(cè)量結(jié)果異常問(wèn)題，再次進(jìn)行檢查之后發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)故障，表現(xiàn)出與真實(shí)數(shù)值之間的差距比較大的問(wèn)題。因此，在此設(shè)備的正常運(yùn)行中，需要確?；ジ衅鏖_(kāi)關(guān)和屏蔽罩比較接近并解除到金屬外殼，同時(shí)另一端和金屬外殼之間處于絕緣下，無(wú)法產(chǎn)生回路。設(shè)備經(jīng)過(guò)多次分合使用之后會(huì)導(dǎo)致劇烈振動(dòng)，使得絕緣端松動(dòng)，造成絕緣端和外殼連接，無(wú)法滿足閉合回路要求。而如果出現(xiàn)絕緣端和金屬外殼之間連接為閉合回路的問(wèn)題，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)磁通量的產(chǎn)生，同時(shí)也會(huì)在互感器的作用下生成二次繞組，這就會(huì)在屏蔽罩內(nèi)部產(chǎn)生反向電流，由于與電流發(fā)生抵消，從而影響測(cè)量值。

四、變電站GIS設(shè)備的故障檢修方法

（一）斷路器故障檢修

在經(jīng)過(guò)上述診斷確定斷路器發(fā)生故障之后，在故障處理時(shí)首先為了保證分閘作業(yè)正常要保證電源電量充足，然后對(duì)斷路器電源進(jìn)行檢查之后發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了斷開(kāi)問(wèn)題，此時(shí)就可以對(duì)熔絲運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)斷路器處于空開(kāi)狀態(tài)則可以嘗試合上空開(kāi)。但是如果出現(xiàn)了熔絲斷裂問(wèn)題則需要對(duì)熔絲進(jìn)行更換。在經(jīng)過(guò)上述檢查之后如果檢測(cè)出SF6氣體低于警戒值，這就會(huì)由于壓強(qiáng)不足以保證分合閘的正常運(yùn)行，此時(shí)就需要將斷路器電源切斷并關(guān)閉操作機(jī)構(gòu)，在維修作業(yè)時(shí)需要在此機(jī)構(gòu)上設(shè)置標(biāo)志并開(kāi)展維修工作。如果在此維修過(guò)程中出現(xiàn)了分合閘故障故障，而且難以維持正常的分閘動(dòng)作，此時(shí)的斷路器電源也處于空開(kāi)狀態(tài)，這就需要對(duì)終端開(kāi)展重合閘操作，還要講斷路器連接的母線進(jìn)行更換，更換為母聯(lián)串代的方式，之后維修出現(xiàn)故障的斷路器。在經(jīng)過(guò)檢修之后也無(wú)法完成合照操作就需要斷開(kāi)電源進(jìn)行合閘之后再開(kāi)展檢修工作。

（二） SF6氣體泄漏故障檢修

為了避免出現(xiàn)此故障，需要保證盛裝SF6氣體的儀器具有較高的質(zhì)量，在設(shè)備運(yùn)行中也需要定期檢測(cè)空氣中SF6氣體的含量，避免在工作環(huán)境中出現(xiàn)此氣體聚集而威脅作業(yè)人員安全的問(wèn)題。在檢測(cè)時(shí)通常采取紅外線檢漏法，其主要原理就是通過(guò)儀器接收紅外線激光并形成圖像之后對(duì)氣體泄漏位置進(jìn)行確定。此外還可以采取SF6電離法，也就是利用此氣體具有強(qiáng)負(fù)電性的特點(diǎn)，讓其在脈沖高壓條件下放電并改變電暈電場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)此氣體泄漏問(wèn)題的檢測(cè)?；蛘呖梢允褂靡后w表面張力法，也就是利用肥皂水具有張力的原理，將其涂抹在一起的漏縫位置，通過(guò)是否冒出氣泡現(xiàn)象來(lái)判斷是否出現(xiàn)泄漏問(wèn)題以及判斷泄漏位置。

（三）互感設(shè)備故障檢修

此類故障的發(fā)生概率較低，而且在故障發(fā)生之后的表現(xiàn)也比較隱蔽，難以從表面上發(fā)現(xiàn)此故障造成的異響、異動(dòng)或失控現(xiàn)象等。因此，針對(duì)此類故障的檢修，要求檢修人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和靈敏的察覺(jué)能力。通?？梢韵葘?duì)故障電位和原因進(jìn)行查找和原因診斷，由于高壓設(shè)備難以靠近和基礎(chǔ)，則需要檢修人員檢查互感器運(yùn)行中所記錄的數(shù)據(jù)，針對(duì)其中的異常數(shù)據(jù)再采取開(kāi)蓋檢測(cè)和原因查找等方式。如果故障無(wú)法修復(fù)則需要對(duì)元件進(jìn)行更換，還要在元件更換之后確認(rèn)接地端和非接地端的松緊程度，之后才能合蓋并通電。在檢修完成并恢復(fù)正常運(yùn)行之后也需要檢修人員觀察GIS參數(shù)，保證電流測(cè)試等數(shù)值正確和參數(shù)運(yùn)行正常，之后才能正式投入運(yùn)行。

五、結(jié)語(yǔ)

變電站中的GIS設(shè)備由于其特殊結(jié)構(gòu)等原因，容易在運(yùn)行中出現(xiàn)斷路器故障、SF6氣體泄漏故障以及互感設(shè)備故障等而影響其安全和穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需要針對(duì)不同故障類型進(jìn)行原因分析，采取相應(yīng)的故障診斷和檢修方法做好常見(jiàn)故障的處理和有效預(yù)防，從而保障變電站整體的可靠運(yùn)行。

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