GIS設備故障原因分析及對策

李大勇 銀川供電局 750021

GIS設備故障原因分析及對策

李大勇 銀川供電局 750021

SF6氣體絕緣金屬全封閉組合電器設備(簡稱GIS)的應用范圍越來越廣，電力系統對GIS設備引發事故的程度也越加重視，本文就目前GIS設備發生故障原因進行分析，并提出減少GIS設備故障的應對措施。

GIS設備；故障原因；應對措施

一、概述

GIS設備是由斷路器、母線、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、套管等七種電氣元件組合而成。安裝在充有一定壓力的SF6氣體金屬殼里。由于GIS設備運行安全可靠、檢修周期長、維護工作量少、安裝方便、占地面積少且GIS設備受環境影響小等優點，廣泛應用于城市電網和水電站中。GIS設備雖然有許多優點，一旦發生故障，后果往往很嚴重，停電范圍要比常規設備大，經濟損失也比較大，現場檢修過程復雜，且受現場條件限制，修復時間一般很長。因此查閱資料并與現場人員交流、探討引起GIS設備故障的原因。結合自己的工作經驗和對諸多資料的總結。對GIS設備故障的原因進行分析，就防止GIS設備故障制定應對措施。

二、GIS設備產生故障原因

引起GIS設備故障的主要是制造廠、現場安裝時不當、運行中隔離開關和設備解體檢修等造成的占多數。

（一）制造廠和安裝問題造成故障

1、制造廠造成故障的原因分析

1）GIS設備的制造車間清潔度差，特別是總裝配車間，使金屬微粒、粉末和其他雜物殘留在GIS內部。

2）裝配的誤差大，使可動元件與固定元件發生摩擦，而產生的金屬粉末和殘屑遺留在零件的隱蔽地方，而沒有在出廠前清理干凈。

3) 在GIS零件的裝配過程中，不遵守工藝規程。有零件裝錯、漏裝等現象。

4)選用材料不合格，材料質量太差。

在GIS運行過程中，由于制造廠沒有嚴格遵守工藝規程，金屬觸頭打磨不光滑，有毛刺使觸頭接觸不良出現過熱現象。長時間過熱會形成惡性循環，最終導致觸頭失去彈性，觸頭電阻變大。由于嚴重發熱，引起觸頭金屬物熔化，從而形成尖端放電，造成GIS導體對外殼電弧短路。如某變電站發生一起110kVI母母線筒內GIS導體對外殼電弧短路而引發故障，造成110KV母差動作，使110KV母線失壓（一臺主變運行）。在分析事故時檢查發現某間隔I母母線側隔離開關觸頭有毛刺，長時間運行觸頭接觸不良嚴重發熱，使觸頭金屬物熔化引發GIS導體對外殼電弧短路故障。

2、安裝問題造成故障原因分析

1)由于安裝人員不遵守工藝規程使得金屬件有劃痕，凸凹不平的地方沒有處理。

2)安裝現場清潔度差，導致絕緣受潮，被腐蝕；外部塵埃、雜物侵入GIS 內部。

3)安裝錯誤和漏裝等現象。

在GIS設備投入運行后，上述原因都將造成內部閃絡放電、絕緣擊穿、內部接地短路和導體過熱等故障。使GIS內部電場分布不均勻，某些部件處于懸浮電位，導致電場強度局部升高，進而產生電暈放電，GIS中金屬雜質和絕緣子中氣泡的存在都會導致電暈放電或局部放電的產生。如某電廠發生一起220kVI母母線筒內部放電故障，造成220KV母差動作，使220KVI母停電，在分析事故時檢查發現A相母線與其支持絕緣子上的黃銅支撐件之間出現放電痕跡，就是因為局部電場不均勻引起的。

3、應對措施

GIS發生故障的79%是與 GIS生產廠和安裝施工單位有關，因此選擇產品質量好的制造廠和素質好的施工單位是防止GIS設備發生故障關鍵。

（二）運行中隔離開關造成故障

1、原因分析

由于GIS設備的全封閉性，大部分都沒有配觀察孔。當GIS設備運行時間長、操作頻繁、產品質量或安裝質量不好時。

1）會出現隔離開關觸頭接觸不良而引起過熱現象。長時間過熱會形成惡性循環，最終導致觸頭失去彈性，觸頭電阻變大。由于嚴重發熱，引起觸頭金屬物熔化，從而形成尖端放電，造成GIS導體對外殼電弧短路而引發事故。

2）在倒閘操作過程中可能會引起其隔離開關假分或假合(即指示位置與實際位置不一致)，合閘(分閘)不到位的情況也有可能發生，這兩種情況都會引起GIS設備故障和誤操作事故。

2、 應對措施：

1） 定期或不定期使用紅外熱像儀對GIS設備觸頭部位進行溫度測量。如GIS設備某部位的溫度比其他部位偏高時，應根據設備負荷情況、環境溫度、歷史數據及類似回路部位進行綜合分析判斷設備在良好工況下運行。

2） 不定期對配有觀察孔的隔離開關進行觀察，通過察看其觸頭表面的顏色以判斷觸頭是否過熱。

3）對于配有觀察孔的GIS設備，當隔離開關或接地刀閘操作后，除了觀察其位置指示外還必須通過觀察孔觀察其離開關觸頭的實際位置。

4）對于配有觀察孔的GIS設備，當隔離開關或接地刀閘操作后，無法看到設備的實際位置，檢查方法應按《電力安全工作規程》第2.3.6.5執行，可通過設備機械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙信、遙測等信號來判斷。判斷時，應有兩個及以上的指示，且所有指示均已同時發生對應的變化才能確定該設備已分閘（合閘）。 對于三相聯動操作機構，可在隔離開關操作過程中，由現場運行人員觀察三相操作連桿的轉動情況和機械位置指示的最終位置，判斷隔離開關的分合閘情況。

5）在斷開斷路器并確認斷路器已分閘后，應立即斷開斷路器合閘電源，再操作有關隔離開關。此外，GIS設備在運行時，隔離開關的電機操作電源必須退出，防止由于直流回路接地引起運行中的隔離開關帶負荷誤分合閘事故。

6）隔離開關操作指令發出后，若由于某種原因操作失靈，必須斷開操作控制回路直流電源，防止由于指令自保持而引起隔離開關自動分合閘事故。

（三）設備解體檢修造成故障

1、原因分析

隨著GIS設備的廣泛應用，GIS設備的解體檢修逐漸頻繁，在解體檢修過程中發生事故的頻率也隨之增多，在檢修過程中不按工藝規范要求進行或者檢修人員技術水平不夠、操作不當等原因都會導致檢修事故的發生，如GIS運行中液壓機構出現滲漏油或打壓頻繁故障、母線失壓事故等。如在江西萬安水電廠2004年發生了一起母線刀閘對外殼放電導致母線失壓的事故，就是一起典型的檢修事故，導致事故的主要原因是檢查處理斷線故障前，檢修人員對GIS開關站設備結構性能不清楚，特別是GIS各氣室間隔位置不清楚，誤認為I母母線側隔離開關氣室與II母母線側隔離開關氣室隔離，在制定安全技術措施時考慮不周密(I母母線側隔離開關與II母母線側隔離開關是一個氣室),造成母差保護動作一條母線停電的事故。

2、 應對措施

1）檢修人員要熟悉GIS設備的氣隔圖和主接線圖，因為GIS設各不同于敞開式設備，隔離開關的拉開不等于該氣隔能解體檢修，要把主接線圖和氣隔圖結合起來，才能得的安全保證。GIS設備接線圖及氣隔圖如下

2）在解體過程中要嚴格按照GIS設備解體檢修工藝和流程，必須更換隔室內的吸附劑和膠圈。注重盆式絕緣子、O型密封圈和法蘭清潔，防止留下隱患。

3）解體有電弧分解的氣隔(如斷路器隔室或事故后的隔室等)，在打開管道后，檢修人員必須離開現場半小時以上，室內GIS還需開啟抽風機進行通風，戶外應按規程要求站在上風位。在清理有毒分解物，工作人員應戴防毒面具。

（四）其他原因造成故障

處了上述原因之外，還有設計不合理選型不當、主接線錯誤等造成擴大事故。GIS設備在運行過程中，還會出現許多異常情況，如最常見氣體泄漏，該類事故通常發生在組合電器的密封面、焊接點和管路接頭處，約占整個GIS故障的40%左右，主要原因是由于密封墊老化或者焊縫出現砂眼所引起的，需要對GIS補充大量的SF6氣體來保證正常工作壓力。運行人員違反操作規程、管理不善也會造成GIS設備故障。

三、結語

綜上所述，引發GIS設備故障的原因是多方面的，在GIS設備被廣泛應用的同時，我們要不斷收集、總結工作中遇到的異常情況進行分析、探討、積累經驗，為GIS設備的安全運行提供技術保證。

[1]變電運行現場操作技術.中國電力出版社.2004

[2]高壓開關設備管理規范.中國電力出版社.2006

[3]《FS6氣體絕緣全封閉組合電氣（GIS）》

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.029

李大勇，工作單位：銀川供電局，銀川工程公司。