淺析變電站GIS設備的故障診斷與檢修

夏友森 王希 關鵬

摘要：變電站中隨著GIS設備的大量應用，其故障診斷與檢修水平將決定變電站的運行水平和質量。一旦某些設備出現了故障問題，那么就會影響到變電站的安全運行。因此，在電網建設推進的大背景下，做好變電站GIS設備的故障檢修非常重要。為此，本文從實踐出發總結了一些GIS設備的常見故障，探討了這些故障產生的原因，并就此分享了一些故障檢修方法，重點探討了斷路器和互感設備的檢修問題，希望可以借此為從業者提供參考，促進變電檢修工作水平不斷提升。

關鍵詞：GIS設備，故障，診斷檢修

引言

GIS設備，即氣體絕緣開關設備，或者SF6全封閉組合電器。隨著對電網供電可靠性和安全運行的要求越來越高，GIS設備逐漸運用于各級電網，裝用量以13%的年增長率遞增。GIS設備的好處很多，但其故障的診斷與檢修卻是比較頭疼的問題，因此總結一些實踐當中的經驗，對于提升GIS設備故障診斷和檢修水平有一定幫助。

1GIS設備基本介紹

GIS設備是一種全封閉金屬開關，并帶有氣體絕緣結構，全稱是六氟化硫全密閉型組合裝置，該設備的外殼所用材質為不銹鋼、鋁合金等金屬材料，在設備中空腔體內充入六氟化硫氣體，這種氣體的滅弧性能和絕緣性能十分優異。GIS設備的具體結構包括斷路器、匯控柜、開端設備、互感器等。斷路器在進行開端線路操作時，會產生電弧，但因為六氟化硫氣體優異的滅弧性能力，電弧會立刻熄滅，同時在電弧作用下分解出對人體有害的氣體，所以應在斷路器電弧產生處放置吸附劑?；ジ衅髦饕糜跍y量主回路的電流。

2GIS設備常見故障及原因

2.1GIS設備故障檢修難度較大

GIS設備是一種集成性的電器，在一座變電站之中，GIS設備將除變壓器之外的所有以此設備包括斷路器、母線、電流/電壓互感器、隔離開關、避雷器等集成于一個內部充有一定壓力的六氟化硫氣體的金屬封閉罐體之中。當GIS設備出現故障或者檢測出缺陷時，由于罐體較長，空間較小，而且設備內部存在一些死角，無法準確有效的發現內部缺陷或者準確分析出原因，更是無法直接清理內部異物，一般情況下只能花費大量時間拆卸設備后才能進行檢修維護，但是要注意六氟化硫是重氣體，在室內環境下會導致人窒息，如果出廠試驗不合格還有可能含有有毒雜質。所以GIS設備的檢修難度較大。但是GIS設備是除變壓器之外幾乎所有一次設備集成在一起的電器，其安全穩定運行有著重要作用，所以又必須要做好GIS設備的故障診斷和檢修工作，為此，按照現有的技術手段，通過總結GIS設備比較常見的故障類型，可能會有一定的幫助。

2.2GIS設備常見故障

（1）斷路器主要故障及原因

斷路器在工作時經常出現無法完成合閘與分閘的故障。出現此現象的主要原因如下：（a）合分閘的供電電能被斷開;（b）分合閘受控回路出現了問題，導致分合閘無法完成;（c）斷路器合閘彈簧彈性勢能不足，導致分合閘動作難以完成;（d）GIS設備腔體內的六氟化硫氣壓下降，導致斷路器發生閉鎖狀態，無法分合;（e）斷路器的某些觸點存在接觸不良或者轉換不暢的故障。

（2）GIS設備電流互感器故障

在GIS設備使用過程中，互感器的測量電流數值有時會出現一些偏差。在一次故障案例中發現，某500kV變電站GIS設備電流互感器出現了故障，因此，互感器的主回路電流測量結果與正常數值相比出現了很大誤差，并且誤差值大于10。對此故障原因深入分析后發現，出現此故障的具體原因可能有以下兩點：（a）GIS設備電流互感器在正常的運行狀態下，開關與屏蔽罩接近位置與金屬外殼需要進行接觸，而與另一端與金屬外殼之間處于絕緣狀態，這種狀態下并不能產生回路。但在實際的操作過程中，GIS設備的分合會引起系統的震動，使絕緣端發生松動現象，使絕緣端與外殼發生連接現象。（b）若絕緣端與金屬外殼發生相連現象，形成了回路，互感器的二次繞組產生的感應磁通將會在屏蔽罩內發生逆向電流，與正常的測量電流產生了抵消。若將正常的測量電流值設為I1，屏蔽罩產生的逆向電流為Ie，在實際檢測過程中，互感器只能檢測到一個電流的存在，此電流數值為I=I1-Ie，因此測量值與實際值產生了偏差。GIS設備故障具體處理方式從實踐經驗來看，不同原因導致的故障需要采取不同的檢修方式。事實上由于GIS設備的檢修難度較大，在變電站的日常運維當中需要特別重視日常巡視工作，在巡視過程當中一般就是用眼睛觀察，用鼻子聞，耳朵聽，隨身攜帶測溫儀、照相機、望遠鏡、成像儀等儀器，特殊情況下會需要應急燈、對講機。特別要注意的是巡視過程中要進入六氟化硫氣體高壓室當中時，入口處若無氣體含量顯示器，必須要先通風15min并使用檢漏儀測量六氟化硫氣體含量，合格后才能進入其中，并且不能一人進入高壓室。

3.1斷路器檢修

當確定GIS設備故障為斷路器故障后，在診斷過程中首先要確定是否是電源存在問題，無論合閘還是分閘，電能支持不夠都不會出現動作，所以當斷路器工作不正常時，首先檢查電源是否空開，并檢查熔絲，若電源空開，則試合空開，如果熔絲出現熔斷則只能更換新的熔絲。處理完成后進一步檢查匯控柜。當電源沒有問題時，考慮是否由控制回路引起分合閘動作錯誤。此時重點檢查控制回路中的關鍵位置。此時需要看故障類型是分閘動作問題還是合閘動作問題，當故障表現為分閘動作出錯，則檢查斷路器控制把手、分閘線圈，若有特殊情況可邀請專業人員對控制回路進行細致檢查，而當出現合閘問題時，一般直接由專業人員檢查二次回路。

當斷路器故障由六氟化硫氣體壓力不足引起時，需要注意，如果是分閘操作無法完成那么需要先中斷斷路器電源，使其空開，并向上匯報停止重合閘，批準后用母聯串代的形式將未發現有故障情況的斷路器轉換至另一母線，最后中斷故障斷路器隨后進行必要的維修作業。而若是合閘操作無法完成，那么先中斷電源，并申請重合閘，之后由維修人員進行維修。

當六氟化硫氣體壓力降低到警戒值以下，并且無法支持分合閘，那么就需要迅速中斷斷路器電源，閉鎖操作機構，并作出不可手動操作的標志，隨后根據設備缺陷管理制度分割故障開關后進行專業維修。

3.2互感器故障處理

由于互感器出現故障的狀況并不是很多，并且故障特征并不明顯，維修難度增大。首先故障的出現比較隱蔽，表面上并不會出現異響、異動、失控等明顯現象，這就需要操作人員有一定的判斷經驗。一旦發現出現了該故障發生的跡象，要馬上對供電系統電路進行檢測，查找和確定故障位置，最后按照以下流程進行處理：

首先，通過測試查找故障的具體原因和點位。由于高壓電設備具有一定危險性，不能近距離接觸，所以工作人員要通過對互感器產生的數據進行記錄的方式進行確認，一旦發現數據異常部位，馬上申請斷電開蓋檢測，找出其中產生松動的位置和原因，對其進一步維修和處理，并采取措施防止該位置再次出現類似故障。其次，若無法修復需要更換，在更換前，需要對新的元件進行系統檢測，同時確認其規格型號是否符合現場使用要求，避免更換安裝后再次出現故障問題。更換后對設備的接地端和非接地端進行確認，確保不會再次松動后，方可合蓋、通電。

最后，更換后，技術人員要對維修后的GIS設備的運行參數和運行狀態進行統計和分析，觀察運行狀態是否穩定，互感器對主回路的電流測試是否準確，待確保設備更新后參數準確、狀態正常，方可正式使用。

結束語

綜上所述，隨著GIS設備的大量運用，對其故障診斷與檢修必須要特別重視起來，以保障GIS設備的正常運行，這是確保電網供電可靠性的關鍵環節。本文從實踐出發，進行了一番簡單的探討，可能存在不足，但希望有一定參考價值。

參考文獻

韓豐.變電站GIS故障分析與解決對策實踐[J].電子技術與軟件工程，2014（17）：197-198.