110kV以下GIS斷路器拒動故障分析與優化

嚴健雄

摘 要

GIS斷路器由于結構緊湊、體積較小、安全性高、無需布線等優勢而在智能電網中得到了廣泛的應用。與此同時也由于此種無線傳輸方式增加了訊號傳輸系統的復雜度，而容易產生一定的問題。除了傳統斷路器拒動故障因素之外，我們在考量GIS斷路器故障時還應該對通訊及環境原因加以注意。基于上述背景，本文按照產生故障原因進行劃分，對其故障進行分析，并以此為基礎探究有效的優化方法。

【關鍵詞】GIS 斷路器 拒動故障 優化分析

1 引言

隨著智能電網的建設加速，基于GIS通訊體系的遠程控制系統得到了廣泛的應用。此種控制系統雖然在效率、體積以及便捷性等方面存在一定的優勢，但是依舊由于系統的復雜性以及相關訊號的干擾而產生一定的問題，其中最為常見的故障為斷路器的拒動。現階段針對斷路器拒動問題的研究相對較多，但是也缺乏處于對GIS系統的特殊性考量。

為此，本文基于具體的工作經驗，探究在110kV以下的GIS斷路器常見的拒動故障原因，并就其可能進行的后續優化加以分析，旨在為實際工作提供必要指導。

2 GIS斷路器拒動故障分析

從實踐經驗的角度來看，GIS斷路器拒動原因大致可以分為系統類原因、通訊類原因以及環境類原因等三種。而不同的問題原因所產生的故障表現也存在一定的差異，這往往是現場故障判斷的有效依據。根據上述三方面的分類，其具體的故障分析如下：

2.1 系統類故障

所謂的系統類故障主要是指斷路器自身發生的故障。在實踐中主要表現為在接收到動作指令后無法產生有效的動作，進而形成拒動故障。

從原因的角度來進行分析大致分為如下三個方面：

2.1.1 機械結構黏連

斷路器基于彈簧機械與電磁鐵繼電器配合提供動力形成分合閘動作，由于長時間使用老化銹蝕或者外力作用等原因形成了機械黏連，增加了運動阻力且高于系統所能夠提供的動力，進而形成拒動。

2.1.2 電壓擾動

在斷路器內會由于感應電壓或電容分布電壓等影響而產生電流，外部運行環境中也會產生復雜的電磁干擾，上述因素減小了電磁鐵的動作力度，使其不能觸發機構動作，進而形成拒動。

2.1.3 機械結構損壞

由于外力等因素導致操動機構的傳動結構發生損壞，即使是采用現場手動也很難予以恢復。

2.2 通訊類故障

所謂的通訊類故障主要是指以GIS為核心的通訊系統出現了故障。斷路器無法接收有效的控制信息，進而產生拒動。此種模式的典型表現是現場手動操作動作正常而遠控不動作，或者GIS系統無法對GIS設備進行有效的訊號檢測。

產生此種現象的原因絕大部分是由于GIS設備的控制系統損壞所造成。同時也可能是線路松動、信號強度、電場場強干擾等因素。

2.3 環境類故障

所謂的環境類故障主要是指由于外部或者設備內部的運行環境不遵從而導致的斷路器失效，進而產生的拒動故障。從實踐角度來看，其往往是一種長效且微弱的影響，往往來源于水氣、密封等因素。

GIS斷路器，因設計不完善易導致箱體內進水和潮氣入侵，具體有如下情況：

（1）溫濕度感應器的探頭只安裝在相應間隔的匯控柜中，機構箱內沒有感應探頭，無法真實反應機構箱內部溫濕度變化的情況；

（2）同間隔的匯控柜全部機構箱的加熱使用一路電源、同一個加熱回路的開關控制，若出現空開故障，則整個間隔無法有效加熱；

（3）GIS機構箱密封部位涂敷的防水膠局部龜裂，機構箱前門的密封條老化、龜裂，機構箱后蓋板密封不良或觀察窗上的密封圈老化、龜裂，導致水分和潮氣進入；

（4）機構后側進入箱體內的控制電纜和穿線管間封堵處有孔隙，隨著溫度升高使電纜溝的潮氣進入箱體。

3 GIS斷路器拒動優化

針對故障的不同表現方式可以確定不同的故障成因，而基于問題產生原因的優化方式往往能夠更為便捷的解決相關問題。從上述問題分析中我們可以發現，找準原因并進行精準的解決是優化的有效途徑。為此，筆者認為可以從如下三個方面加以構建：

3.1 針對系統類故障的優化建議

由于斷路器成本占比相對較低，且屬于電氣耗材的范疇。故而，在一般情況下發現由于斷路器自身產生的系統故障往往采用更換的方式來予以解決。因此，如何快速且高效的發現并確定斷路器問題則成為了后續的優化方向。

在筆者看來，斷路器的維護除了必要的定期維護之外，還應該結合GIS自動化體系的特征來實現自動檢測體系的建立。GIS控制系統往往對斷路器的要求為非長效，故而可以有效的利用非負載時間通過中心調試的方式確定斷路器是否有效，也可以通過整合備用系統的方式來提高斷路器的綜合應用效能。

3.2 針對通訊類故障的優化建議

針對此類問題要分清其產生的根本原因而進行分類施策。對于設備故障的問題要通過及時的維護與發現進行替換，進而保障設備的有效性。也可以采用GIS系統定期自我檢測的方式予以確定。針對電場干擾的情況則需要對控制間內的高壓輸電線進行電場屏蔽，或者更換屏蔽等級更高的導線。針對訊號不強等問題可以通過加裝發射（接收機）的方式予以強化。

3.3 針對環境類故障的優化建議

針對上述情況，從設備管理及完善廠家設計方面提出如下整改措施：

（1）根據區域地理氣候環境合理配置GIS機構箱內加熱器。建議以一個30W加熱器長期投入及機構箱內溫濕度控制器控制另一100W加熱器的方式，使機構箱常年保持微正壓，避免外部潮氣的入侵；

（2）潮氣的侵入與銹蝕的累積是一個緩慢、長期的過程。由于運行方式的原因，現在斷路器分合次數少，斷路器可能在一個定檢預試周期內才能停電一次，因此，分合閘電磁鐵的動作電壓、線圈直流電阻等測試就顯得尤為重要。對于重要的斷路器，建議縮短上述測試的周期；

（3）巡視過程中定期仔細檢查機構箱四周所有密封部位涂敷的防水膠是否有龜裂、老化情況。在機構箱防雨檐內側與箱體面板接縫處及機構箱內側箱體面板接縫處涂敷防水膠；

（4）檢查箱體前門和觀察窗的密封條是否存在老化、龜裂情況，檢查和完善機構箱體后側電纜入口的封堵，與電纜溝隔絕；

（5）將前門密封條改為氣囊式結構，對三相機構箱體后蓋增加第二道氣囊式密封條。

4 總結

斷路器聯合GIS可以實現智能電網中心對于部分供電線路的遠程控制與集約化管理。然而，在實際使用的過程中該體系除了容易產生斷路器自身的系統性問題之外，還由于整合了通訊系統而容易產生通訊問題與環境問題。本文針對其可能產生的問題及其原因進行分類分析，并給出可行的優化措施。希望能夠為后續的建設提供指導性意見。

參考文獻

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作者單位

廣東電網有限責任公司惠州供電局 廣東省惠州市 516001endprint