變電站GIS設備常見故障與處理技術

錢小泉

摘 ?要：GIS設備是變電站的核心設備，其運行狀態在很大程度上影響著整個變電站運行的穩定和安全。而在變電站運行過程中，受各種因素的影響，GIS設備中存在著一些常見故障，這些故障嚴重影響了設備功能的有效發揮。文章結合GIS設備的特點，對其常見故障進行了分析，并提出了相應的故障處理技術。

關鍵詞：變電站;GIS設備;常見故障;處理技術

中圖分類號：TM67 ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0015-01

變電站在現代電力網絡中占據了相當重要的位置，在經濟發展的帶動下，社會對于電力的需求不斷增加，電力網絡的覆蓋范圍也在不斷拓展，輸電距離的增加，使得電力線損成為一個需要重點關注的問題。而通過變電站的升壓傳輸和降壓配電，能夠有效減少電力在傳輸過程中的損耗。GIS設備是變電站的核心設備，影響著變電站設備的運營質量和安全，一旦發生故障，必須及時進行處理。

1 ?GIS設備概述

在變電站中，GIS設備的全稱為六氟化硫全密閉式組合電器，設備中所有的帶電部分由不銹鋼、鋁合金等金屬外殼包裹，內部充滿了SF6氣體，以該氣體作為絕緣介質和滅弧介質，與油斷路器相比，絕緣性能和滅弧性能都大大高出，同時也能夠實現變電站的小型化。以三相共箱的緊湊型GIS設備為例，其標準間隔占地面積僅為2.9 m2。

GIS設備與傳統的敞開式配電裝置相比，具有非常顯著的優勢，主要體現在以下幾個方面：

①占地面積小：由于在GIS設備中，以SF6氣體作為絕緣介質和滅弧介質，因此設備的體積大大減小，以110 kV變電站為例，GIS設備的占地面積僅僅為傳統設備的46%，而且電壓等級越高，相對占地面積越小。

②可靠性高：在GIS設備中，帶電部分包裹在金屬外殼內，而且密封于SF6氣體中，不與外界環境接觸，具有良好的抗震性和可靠性。

③安全性好：設備的帶電部分密封在金屬外殼內，因此不會產生觸電危險，而SF6氣體屬于惰性氣體，也不會出現火災事故。

④技術先進：GIS設備運用先進的技術進行設計和精密加工，因此其故障率較低，不需要進行經常維修，能夠有效減少維修成本[1]。

2 ?變電站GIS設備常見故障與處理技術

2.1 ?GIS設備常見故障

通常來講，可以將GIS設備運行中出現的故障分為常規操作故障和特有故障兩種，前者主要包括了電動合閘失靈、分閘不到位等，容易引發大面積的停電;后者則包括SF6氣體泄露、內部放電等。在常溫常壓下，SF6氣體屬于惰性氣體，化學性質穩定;當壓力達到0.29 MPa時，氣體的絕緣性能和滅弧能力會急速增加到空氣的100倍左右，起到良好的絕緣和滅弧作用。但是，如果氣體受放電或者電火花等的影響，會分解出SO4、HF等劇毒氣體，這些氣體一旦泄露，會給工作人員和檢修人員的生命安全帶來很大威脅。

這里以最為常見的內部放電故障為例，引發內部放電故障的原因，多是由于原材料質量以及加工不合格，或者在密封過程中，沒有對碎屑和雜物進行徹底清理，導致其被密封在設備內部，從而增大了放電現象發生的幾率。當放電故障發生后，很容易造成GIS設備絕緣系統的擊穿，從而引發SF6氣體泄露等其他故障。

2.2 ?GIS設備故障檢測技術

要想對GIS設備的故障進行有效處理，首先要做的就是對設備的檢測，明確故障的位置和原因，然后才能針對性地進行處理和解決。常用的故障檢測技術有以下幾個方面。

2.2.1 ?超高頻檢測

若GIS設備發生絕緣故障，其內部必然會產生相應的放電現象，而設備自身良好的波導體特性，使得超高頻電信號能夠有效傳播，這就為超高頻檢測故障提供了相應的依據。超高頻檢測技術的原理，是向GIS設備內傳輸相應的高頻載波，如果設備不存在故障，則信號的傳播速度較快，而且基本上不會出現強度上的衰減;如果設備內部存在故障，則高頻信號的傳播速度會受到一定影響，同時信號強度大幅衰弱。根據信號的傳播速度、衰弱幅度、波形等，可以對故障的嚴重程度和具體位置進行明確[2]。

2.2.2 ?氣體組分檢測

之前也提到，當GIS設備產生內部放電故障時，在電火花和高溫的影響下，會分解出SO4、HF等氣體，利用專業設備，對上述特征氣體的含量進行檢測，就可以判斷GIS設備內部是否存在故障。需要注意的是，這種方法一般只能確定設備中是否存在故障，并不能對故障進行準確定位，因此，在實際應用中，存在著一定的局限性。

2.2.3 ?紅外測溫技術

如果GIS設備在運行中出現短路、內部放電等故障，必然會產生發熱現象，在這種情況，利用紅外測溫技術，通過對設備溫度的檢測，就能夠對設備是否存在故障進行判斷。不過，引發GIS設備發熱的因素是多種多樣的，而且設備內部的結構相對復雜，若想單純依靠紅外測溫技術對故障進行準確診斷，尚需要更加深入的研究和實踐。

2.3 ?GIS設備故障處理技術

在完成對于設備故障的檢測之后，檢修人員應該根據故障的位置、類型等，選擇恰當的處理和維修技術。為了保證變電站的正常運行，避免檢修帶來的停電問題，一般都會采用帶電檢修的方法。

首先，需要對GIS間隔氣室的連接管道進行處理，取下連接管道的接頭部分，將內部的SF6氣體全部排出。在排出氣體的過程中，前期應該對放氣速度進行適當控制，以防止出現放電現象，后期則應該適當加快放氣速度，以確保氣室內存在的雜物能夠隨氣體一起排出。其次，當放氣完成后，應該利用專業的檢修設備，對間隔氣室內部的情況進行查看，看是否存在雜質，若存在，應該對其進行徹底清理，然后更換新的輸氣管道，并對間隔氣室進行密封處理。然后，向氣室內注入SF6氣體，確保氣室內的氣壓能夠達到0.45 MPa的系統要求。氣體注入完成后，還應該使用檢測設備，檢測其是否存在泄漏現象，然后進行試運行，檢測氣室內的氣壓。當試運行穩定，內部氣壓正常后，可以將GIS設備連接，正常運行[3]。

2.4 ?日常維護

做好設備的日常維護工作，對于保障設備穩定可靠運行是非常重要的。因此，變電站工作人員和專業技術人員應該加強對于GIS設備的日常維護和定期檢修工作，對容易出現問題的部分進行重點監測，發現問題及時處理。一般情況下，GIS設備應該以3～5 a為周期進行小修，以8～10 a年為周期進行大修，始終保證其運行的可靠性和穩定性。

3 ?結 ?語

總而言之，GIS設備一旦出現故障，會對整個變電站的安全運行造成巨大的影響，應該得到足夠的重視。相關技術人員應該做好GIS設備的監測和管理，針對一些常見的故障，采取切實有效的檢測技術和處理技術，對故障進行解決，保證GIS設備的正常運行。

參考文獻：

[1] 程浩.GIS設備常見故障分析與處理[J].低碳世界，2013，（10）.

[2] 王玉美.變電站 GIS 設備常見故障處理與技術分析[J].電子技術與 ? 軟件工程，2015，（17）.

[3] 李慧萍，趙國梁.變電站室外GIS設備常見故障處理技術研究[J].現代 ? 電子技術，2012，（22）.