變電站室外GIS設備常見故障處理對策分析

謝俊鋒

摘要：本文主要對變電站中GIS 設備的常見故障予以簡單分析，并提出相關的故障處理方式，對于其運行安全穩定性的提升具有積極的作用。

【關鍵詞】變電站 GIS 設備 故障 處理方式

變電站是電力網絡中的重要組成部分，保證其安全、穩定運行對于整個電力網絡的正常運行具有較大的影響。在變電站中要應用到各種高壓配電裝置，其中應用比較廣泛的就是GIS 設備，其不僅具有滅弧性能良好、絕緣性能好的特點，還具有占地面積小的優點。除此之外，室外GIS 設備還具有防雨、防塵作用，這使得其在廣泛運用到實際生產當中。但是GIS 設備在實際運行過程中受到各種因素的影響，出現相關故障是難以完全避免的。

1 GIS設備概述

GIS是六氟化硫全封閉式組合電器的簡稱。這是一種在變電站運行過程中非常常用的氣體絕緣金屬封閉開關設備，其設備的外殼是無磁鑄鐵，鋁合金，不銹鋼等金屬，并且其內部充有額定壓力的SF6氣體，使得其具有非常好的絕性能與滅弧性能。其主要的組成部分有：主母線，斷路器，隔離開關，接地開關，電流互感器，盆式絕緣子等。主母線的主要功能是匯集和分配母線電流；斷路器是GIS設備的核心元件，其中包括導電回路，絕緣結構，開斷裝置，操作機構等，其主要功能是：一旦設備運行過程中出現故障，其會將主電路迅速切斷，能夠有效的防止因短路所導致的GIS外殼的爆炸；電流互感器的主要功能是：對主回路中的電流進行有效的測量；電壓互感器的主要功能是：對母線的電壓進行有效的測量盆式絕緣子的主要功能是固定母線，保持母線之間有效距離，并將母線分割成若干獨立氣室，縮小故障影響范圍，還減少設備故障時對其余獨立氣室設備的影響；GIS設備的接地與隔離開關的主要功能是：當設備正常檢修或事故隔離時，保證檢修設備或事故隔離設備與帶電設備保持足夠的安全距離，并對檢修或事故隔離設備接地，保證人身安全。

2 變電站GIS設備常見故障

2..1變電站GIS設備中的常見故障

由于運行過程中受到各種因素的影響，導致GIS 設備運行過程中出現各種各樣的故障是難以完全避免的。對其運行過程中的各種故障進行分類，主要可以劃分為常見故障與特有故障兩種類型。有統計研究顯示，GIS 設備的故障率大致為常規設備的五分之一到五分之二左右，并且常出現于設備投產運行的第一年中。GIS 設備的操作機構主要由電動彈簧操作機構、電動操作機構、斷流器操作機構等共同組成，該部分常見的故障有：因電動合閘失靈或者是跳閘之后分閘不到位導致的大面積停電等。

2.2變電站GIS設備中的特有故障

GIS 設備中含有SF6氣體，對該氣體的化學性質進行簡單分析發現，其化學性質非常的穩定，并且具有不燃、無色無味的特點，一旦壓力值達到0.29Mpa，其滅弧性能與絕緣性能非常的強，能夠達到空氣的一百倍。但是該氣體也具有自身的缺點，就是在受到電弧、火花及局部放電的影響時，其會分解成為對人體有毒害作用的氣體，如氟化氫、二氧化硫、四氟化碳等，這些氣體，對于人體健康具有交大的影響，對于人體的粘膜、皮膚及眼睛都很容易產生刺激作用，甚至會導致出現頭暈、窒息甚至是死亡等嚴重癥狀。

另一方面，SF6泄露之后，氣體中的水分含量會上升明顯，容易出現由于氣體水分含量過大導致絕緣件或者是絕緣子的閃絡故障。由于內部粉塵、絕緣件的質量較差或者是運輸碰撞等也會導致GIS內出現局部放電故障，出現這種故障容易引起內部電場的變化，最終引發絕緣故障；還有一種故障為接地/ 隔離開關、母線、互感器、斷路器等內部元件出現故障損壞，調查統計數據表明，GIS 設備中最容易出現故障的元件是隔離開關與盆型絕緣子，該類故障占到了所有內部元件故障發生率的一半以上，所以在日常的設備檢查及維護工作中，應該重視這兩個元件的檢測。

閃絡與破裂是盆型絕緣子中常見的故障，在隔離開關中最常見的故障就是機械結構的失靈，如分閘不到位、銹蝕等，另一方面，由于開關觸頭彈簧接觸不良等原因很容易導致導電回路中出現開裂、發熱異?；蛘呤撬蓜?。

3、故障原因分析

主要表現為這樣幾個方面：設計、制造、安裝及運行。在其設計階段中，導致故障產生的最主要的原因是元件的絕緣裕度選擇及結構設計的不合理，例如：如果一些容易出現故障的絕緣子的使用場強參數的控制不合理，就很容易導致出現相應的故障。相關的實踐表明，應該將環氧樹脂澆注絕緣子的場強控制在6KV/mm以內，如果其設計參數超出該值，在使用初期可能不會出現閃絡及局部放電現象，但是對著使用時間的增大，就很容易出現擊穿故障。其次，GIS 設備的生產制造階段屬于故障控制及產生的關鍵階段，在實際的設備制造過程中，一定要選擇能夠滿足質量要求的原材料，并要嚴格按照相關的工藝流程實施操作，在設備的裝配過程中，如果進行違規操作就很有可能導致出現零件的漏裝、錯裝以及配合不到位的現象，這就會直接影響到設備的運行質量，容易導致各種故障的出現，另一方面，在設備的裝配過程中，一定要注意保持車間的清潔以及出廠之前的內部清理工作，防止有金屬微粒、粉末以及其他的雜物遺留于GIS 設備中，引發設備故障；最后，在設備的運行過程中，導致設備出現故障的重要因素是雷擊或者是違規操作，這很有可能導致接地開關的損壞及外殼的閃絡。

4 故障處理方式

一旦在GIS設備中出現SF6 氣體泄露，首要工作是通過設在室內底部的通風口開展氣體的排泄，還應該在室內設置氣體泄露報警裝置及氧氣量測量儀，并要采取有效的措施防止氣體進入到主控室中，對工作人員的生命安全造成威脅，并要嚴禁工作人員隨意進入到GIS室中，所有工作人員在進入GIS 工作室之前，需要穿戴好防護用品，并要先排風15分鐘，在含氧量低于百分之十八的情況下，不能進入到GIS 室中開展相關工作，尤其是不能在設置有防爆膜的附近停留，一旦SF6 氣體的含水量超出一定值，需要應用氣體處理車實施過濾與干燥處理，當氣體含水量或者是吸附劑的含水量過多時，應該應用抽真空氮氣置換工藝，并要進行吸附劑的更換，在處理其內部的放電故障時，應該對原材料的質量予以嚴格控制，并要積極做好零部件的清潔與清理工作。

對于電壓互感器回路中出現的斷線故障，首先應該依據相關規定退出繼電保護或者是自動裝置，防止其出現誤動作，如果發現熔斷器熔斷，應該立即進行更換，并查明其熔斷原因，并要檢查切換回路中是否存在接觸不良及所有接頭是否存在松動、斷頭現象。

有研究表明，盆型絕緣子的故障率與其耐壓時間長短有密切的聯系，長時間的耐壓試驗能夠及時發現盆型絕緣子中是否存在缺陷或者是故障，所以制造廠在設備出廠前，應該對每個盆型絕緣子實施額定電壓下的局部放電試驗，并且試驗時長應該保持在一萬小時以上，在其安裝的過程中，應該注意保證其垂直；對于設備中的隔離開關，首先應該保證其結構設計的合理性，并要做好其溫度檢測及定期檢修工作。

GIS 設備出現故障最為頻繁的時期為投入運行的第一年，做好這段時間的檢測、日常護理及維修管理工作非常的必要，要對設備中關鍵元件的位置指示燈、觸頭接觸、閉鎖位置等予以嚴密監測，保證其能夠正常工作，這對于相關故障的預防具有積極的作用。

5 結束語

GIS設備是變電站中常用的一種設備， 但是由于其運行過程中受到各種因素的影響， 容易產生各種各樣的故障， 本文就對其運行過程中的常見故障進行了簡單分析， 并提出了相關的解決對策， 最后還提出了相關預防措施，對于提升GIS設備的運行穩定性具有積極作用。

參考文獻

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