500kV變電站GIS設備耐壓局放問題的處理

何琦

摘 要：隨著經濟發展對電力資源的依賴型逐漸加大，電力企業為滿足電力用戶需求不得不在遠距離傳輸之前將電廠生產的電壓升高，并在用戶使用之前將電壓降低，這種電壓的升降就是依靠變電站實現，GIS設備（氣體絕緣開關設備）是變電站的重要組成部分，可以將變電站中除變電器以外的一次設備進行優化設計使之有機的組合成一整體，但近年來隨著變電站規模的擴大，變電站GIS設備耐壓局放問題日益明顯，為電網的持續性、安全性和可靠性埋下隱患，文章以500kV變電站為例，對GIS設備耐壓局放問題的處理展開分析，為電力產業發展做出努力。

關鍵詞：500kV變電站；GIS設備；耐壓局放問題；處理

前言

500kV變電站即最高電壓等級為500kV的變電站，其通常以樞紐變電站的形式存在，其主要功能是通過與電網中的諸多關鍵點、下一級電壓的電力網連接和對若干輸電主干線路的匯集，以大、中型發電廠的身份與最高一級電壓電力網連接，使之成為相鄰電力系統間的聯絡點和下一級電壓電力網的主要電源，多個樞紐變電站和主干線路可以構成電力網的整體骨架，由此可見500kV變電站在供電系統中占有重要地位。

1 500kV變電站GIS設備耐壓局放問題的處理依據

GIS設備是集聯絡、控制、測量、保護等功能于一體的高度集成化電器，近年來其憑借防火性能強、安全性和可靠性高、占地面積小、便于日常維護等優點在變電站中得到廣泛的應用，但由于其易發生耐壓局放問題，導致其老化、受潮、構件局部缺陷等故障多發，耐壓局放問題既是GIS設備絕緣劣化的征兆和表現，又是絕緣進一步劣化的主要原因，當GIS設備絕緣擊穿發生會導致嚴重的后果，對GIS進行耐壓局放檢測對于及早發現其內部的絕緣缺陷具有重要的意義，可以為采取有效措施控制爭取時間，保證GIS設備的可靠性，同時完善耐壓試驗自身存在的缺陷，及時發現GIS制造和安裝工藝的“清潔度”，并在此基礎上確定故障位置，針對性的進行處理。

目前GIS設備耐壓局放問題主要依靠超聲波、脈沖電流、高超頻等檢測方法實現定位，超聲波檢測方法即通過在GIS設備外殼上直接加設傳感器，并在移動手持傳感器的過程中找到耐壓局放故障的方法，其主要依據GIS設備發生耐壓局放問題會產生沖擊的振動和聲音，傳感器對其信號進行捕捉，現階段此方法已經較為成熟，但由于聲音在六氟化硫氣體中的傳輸率只有每秒140米左右，而且高頻部分會快速衰減，所以雖具有抗磁干擾性能強的優點，但其信號模式復雜的缺點仍不能忽視；脈沖電流檢測又稱耦合電容法，其主要是通過在GIS設備外殼貼上電容電極耦合，并利用其探測GIS設備發生耐壓局放問題時導體芯上所隨之發生的電壓變化，所以其具有結構簡單，便于實現等優點，但現場操作時，耐壓局放所產生的信號會與現場不可控的各種噪聲混合，使識別的難度加大，所以在實際應用的過程中仍受到較大阻礙；高超頻檢測即通過對高超頻段內某頻段進行局部放電信號傳感，并通過架空線與500kV變電站母線上的電暈放電等形式實現300MHz頻段以上的抗干擾，使GIS設備的同軸結構形成良好的波導，使其內部的局放產生的超高頻電磁波實現有效地傳播。因此，此方法舍去了常規電氣測試方法中難度較大的電力系統干擾環節，改善了耐壓局放檢測的信噪比，通過三種檢測方法闡述可以發現高超頻檢測方法更適合于需要長期進行連續監測的設備，脈沖電流檢測更適合于實驗室檢測；超聲波檢測更適合于現場試驗，具體應用要結合500kV變電站GIS設備實際應用情況進行選擇[1]。

2 500kV變電站GIS設備耐壓局放問題的有效處理

500kV變電站GIS設備在電網正常運行過程中起到重要作用，但其結構復雜，發生耐壓局放問題在短時間內很難準確定位，影響電網供電可靠性，所以要做好500kV變電站GIS設備故障預防，例如運輸過程避免因強烈震動或撞擊致使設備內部元件發生移位或松動，安裝過程中規避密封不嚴或安裝錯位等人為操作性失誤，避免出現氣室氣體外泄或外界水分流入等影響設備絕緣性的現象出現，另外，設備自身的選材質量不達標或生產安裝過程中由于人為疏忽導致導電粒子存留于設備內部、連接電極表面處清理不合格存在劃傷、毛刺等問題都有可能導致500kV變電站GIS設備在未投入使用前就已經存在故障隱患，由此可見，運輸和安裝過程中的有效預防是保證500kV變電站GIS設備不出現耐壓局放問題的基本前提[2]。

在500kV變電站GIS設備投入使用中，如果發生耐壓局放問題，會導致設備易老化、受潮或發生局部構建缺陷，嚴重影響設備正常運行，所以在500kV變電站GIS設備發生故障時應結合耐壓試驗、局放試驗和耐壓局放檢測辦法準確定位發生位置并有效進行控制，這依賴于日常工作中對運行人員相關設備故障分析及故障點判斷知識的培訓力度，因為GIS設備罐體發生耐壓局放問題從設備表面并不能直接判斷，需要結合保護動作報告、故障錄波器報文等進行分析判斷，并在此基礎上對氣室壓力值、防爆膜進行全面的檢驗，此過程需要利用內窺鏡、觀察窗等工具檢測是否存在無粉末狀分解物，通過錄波電流方向逐步確定故障發生位置，并結合判斷位置的氣體取樣分析是否真正發生耐壓局放問題[3]。值得注意的是如果500kV變電站GIS設備耐壓局放問題已經導致GIS設備發生明顯的故障，那么在故障點準確判斷前不應強行送電，應在經過試驗確定主設備未在耐壓局放問題下發生嚴重損傷的前提下進行送電，如果設備故障嚴重要求現場解體時，考慮到500kV變電站GIS設備組成中的六氟化硫氣體有毒性和其在耐壓局放問題下的反應，應佩戴防毒面具，以免發生危險。在具體操作中應避免六氟化硫氣體流入大氣，先對其進行回收，考慮到六氟化硫氣體受潮會影響GIS設備正常運行，所以在解體操作的過程中應注意周圍濕度應在70%以下，并在重新安裝前對設備內部六氟化硫氣體進行檢漏試驗，防止因人為安裝不到位，導致氣體外泄發生危險，在設備罐體更換后要對新的罐體重新進行耐壓和局方檢測，以此杜絕新的問題發生，在進行試驗過程中同樣要注意隔離外加試驗電壓與帶電運行設備的刀閘斷口應在兩個以上，防止擊穿設備等故障發生[4]。

通過上述分析可以發現，500kV變電站GIS設備運行中發生耐壓局放問題主要是因為自由金屬顆粒進入或發生毛刺放電、電位懸浮、絕緣內部缺陷、屏蔽罩松動、導電桿接觸不良等原因，在處理的過程中主要針對危害性較大或可能導致較嚴重后果的問題進行，如自由金屬顆粒進入這類問題可以不進行直接處理，在定期檢測后根據其變化趨勢選取某時間段統一處理即可。

結束語

綜上所述，500kV變電站在我國供電系統中起到重要租用，而GIS設備是500kV變電站的重要組成部分，其出現耐壓局放問題會直接影響500kV變電站的功能發揮，所以明確500kV變電站GIS設備耐壓局放問題出現的原因，并有針對性的進行有效處理是電力產業發展、提升電網安全性、可靠性的必然選擇。

參考文獻

[1]陳玉全.500kV變電站GIS設備運行維護[J].自動化應用，2011，11：.58-60.

[2]劉俠.GIS設備安裝調試技術在500kV變電站電氣施工中的應用研究[J].通訊世界，2014，8：68-69.

[3]徐節，劉瑋，張建德，等.500kV十堰變電站220kV GIS設備管母支撐角鋼運行情況分析[J].湖北電力，2014，8：23-26.

[4]張煒，楊明，李峰，等.500kV地下變電站GIS設備交流耐壓試驗研究[J].華東電力，2009，11：1912-1914.