變電站GIS設(shè)備的故障診斷及檢修方法探討

林海君

摘要：文章總結(jié)變電站GIS設(shè)備的常見故障類型，針對不同類型故障提出了相應(yīng)的故障診斷方法和分析其產(chǎn)生原因，此外，也提出了不同故障的檢修方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：變電站GIS設(shè)備;故障診斷;檢修方法

一、引言

GIS設(shè)備是變電站中重要的集成性電器，屬于氣體絕緣開關(guān)設(shè)備的一種，其內(nèi)部封閉著SF6氣體，且其中的電氣設(shè)備主要包括斷路器、開關(guān)設(shè)備以及互感器等。一旦在此設(shè)備經(jīng)過長時間運行而出現(xiàn)故障，通常會表現(xiàn)出上述結(jié)構(gòu)故障或者SF6氣體泄漏，這就會對變電站的正常和安全運行造成影響，嚴重時會導(dǎo)致大面積停電等電網(wǎng)事故。雖然此類設(shè)備的故障概率較低，但是仍然需要提前研究好此類設(shè)備運行中的常見故障類型，采取相應(yīng)的故障診斷和檢修方法及時排除故障來保障變電站和整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。

二、變電站GIS設(shè)備故障種類

總結(jié)變電站運行中GIS設(shè)備的常見故障類型，一是操作機構(gòu)故障。此類故障主要表現(xiàn)出變電站運行中隔離開關(guān)無法正常分合和運行的問題，增加了封閉氣室的觀察難度，這就會造成放電短路以及大面積停電問題。二是局部放電故障。對于新投入運行的GIS設(shè)備，往往會由于設(shè)計制造以及運輸安裝等方面的原因，或者出現(xiàn)其運行中不適合當前運行環(huán)境的原因，也就是運行環(huán)境中存在較多的粉塵等干擾因素、GIS中導(dǎo)體的光潔度較差等原因而引發(fā)此故障。三是SF6氣體泄漏故障。在此類設(shè)備經(jīng)過長時間運行或者是人為操作不當、外力破壞等原因可能會造成密封膠圈的密封性下降，導(dǎo)致氣體泄漏問題。四是GIS氣室內(nèi)部的水位超標的問題，這主要由于密封膠圈密封性降低而造成水汽進入氣室內(nèi)部，或者其運行環(huán)境濕度過高的原因。五是二次設(shè)備老化故障。這主要表現(xiàn)在隔離開關(guān)連鎖繼電器出現(xiàn)了破損問題而引發(fā)控制回路故障等。

三、變電站GIS設(shè)備的故障診斷

（一）斷路器故障診斷

GIS設(shè)備內(nèi)部的斷路器出現(xiàn)故障主要表現(xiàn)在內(nèi)部電能不足、控制回路無法正常運行等，這都會影響正常的分合閘操作。造成上述現(xiàn)象的原因，可能是由于電源連接異常，導(dǎo)致電源中斷而產(chǎn)生分閘供電問題。或者是出現(xiàn)了分合閘控制回路出現(xiàn)短路斷路等問題，影響正常的分合閘操作，或者是出現(xiàn)了斷路器接觸不良等問題。針對此類故障，在故障診斷時會發(fā)現(xiàn)設(shè)備氣室中SF6氣壓降低的現(xiàn)象，在低于規(guī)定數(shù)值之后就會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)閉鎖狀態(tài)而無法及時完成分合作業(yè)，不利于斷路器的正常運行。另外經(jīng)過診斷還會發(fā)現(xiàn)靠近開關(guān)一側(cè)的互感器的屏蔽罩會與設(shè)備的外側(cè)保持連接，但是線路另一側(cè)的隔絕SF6氣體就會轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣狀態(tài)而無法產(chǎn)生回路，這就會影響正常的分合閘動作。

（二）SF6氣體泄漏故障診斷

GIS設(shè)備的氣室中充滿了SF6氣體，此種氣體是一種無色、無味、無毒且密度比空氣大的氣體，其在氣室中起到隔絕空氣的作用，如果發(fā)生泄漏會沉積在低處并且會分解為損害人體健康的成分。分析導(dǎo)致此問題的原因，主要是此設(shè)備的密封性遭到了破壞的原因。比如在進行設(shè)備焊接加工時由于電流過大而燒開焊縫，或者在較大局部應(yīng)力下導(dǎo)致焊縫炸裂的原因。或者是由于此設(shè)備金屬外殼材料中本身存在砂眼問題，或者在外殼鑄造時由雜質(zhì)或氣泡摻入其中，容易遭受到外力影響下出現(xiàn)裂痕。在或者法蘭結(jié)合面結(jié)拱粗糙精度較低、密封墊老化、密封圈安放位置不當?shù)纫矔?dǎo)致此位置出現(xiàn)漏氣問題。此外還會由于此設(shè)備密封位置和管路連接的位置或者焊接點位置出現(xiàn)故障而導(dǎo)致氣體泄漏。

（三）互感設(shè)備故障診斷

GIS設(shè)備運行中容易出現(xiàn)互感設(shè)備所測電流數(shù)值不準的問題。比如一某500kV變電站中的GIS設(shè)備為例，在日常運行檢測中發(fā)現(xiàn)其中的電流互感器主回路電流測量結(jié)果異常問題，再次進行檢查之后發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)故障，表現(xiàn)出與真實數(shù)值之間的差距比較大的問題。因此，在此設(shè)備的正常運行中，需要確保互感器開關(guān)和屏蔽罩比較接近并解除到金屬外殼，同時另一端和金屬外殼之間處于絕緣下，無法產(chǎn)生回路。設(shè)備經(jīng)過多次分合使用之后會導(dǎo)致劇烈振動，使得絕緣端松動，造成絕緣端和外殼連接，無法滿足閉合回路要求。而如果出現(xiàn)絕緣端和金屬外殼之間連接為閉合回路的問題，此時就會導(dǎo)致感應(yīng)磁通量的產(chǎn)生，同時也會在互感器的作用下生成二次繞組，這就會在屏蔽罩內(nèi)部產(chǎn)生反向電流，由于與電流發(fā)生抵消，從而影響測量值。

四、變電站GIS設(shè)備的故障檢修方法

（一）斷路器故障檢修

在經(jīng)過上述診斷確定斷路器發(fā)生故障之后，在故障處理時首先為了保證分閘作業(yè)正常要保證電源電量充足，然后對斷路器電源進行檢查之后發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了斷開問題，此時就可以對熔絲運行狀態(tài)進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)斷路器處于空開狀態(tài)則可以嘗試合上空開。但是如果出現(xiàn)了熔絲斷裂問題則需要對熔絲進行更換。在經(jīng)過上述檢查之后如果檢測出SF6氣體低于警戒值，這就會由于壓強不足以保證分合閘的正常運行，此時就需要將斷路器電源切斷并關(guān)閉操作機構(gòu)，在維修作業(yè)時需要在此機構(gòu)上設(shè)置標志并開展維修工作。如果在此維修過程中出現(xiàn)了分合閘故障故障，而且難以維持正常的分閘動作，此時的斷路器電源也處于空開狀態(tài)，這就需要對終端開展重合閘操作，還要講斷路器連接的母線進行更換，更換為母聯(lián)串代的方式，之后維修出現(xiàn)故障的斷路器。在經(jīng)過檢修之后也無法完成合照操作就需要斷開電源進行合閘之后再開展檢修工作。

（二） SF6氣體泄漏故障檢修

為了避免出現(xiàn)此故障，需要保證盛裝SF6氣體的儀器具有較高的質(zhì)量，在設(shè)備運行中也需要定期檢測空氣中SF6氣體的含量，避免在工作環(huán)境中出現(xiàn)此氣體聚集而威脅作業(yè)人員安全的問題。在檢測時通常采取紅外線檢漏法，其主要原理就是通過儀器接收紅外線激光并形成圖像之后對氣體泄漏位置進行確定。此外還可以采取SF6電離法，也就是利用此氣體具有強負電性的特點，讓其在脈沖高壓條件下放電并改變電暈電場強度，實現(xiàn)對此氣體泄漏問題的檢測。或者可以使用液體表面張力法，也就是利用肥皂水具有張力的原理，將其涂抹在一起的漏縫位置，通過是否冒出氣泡現(xiàn)象來判斷是否出現(xiàn)泄漏問題以及判斷泄漏位置。

（三）互感設(shè)備故障檢修

此類故障的發(fā)生概率較低，而且在故障發(fā)生之后的表現(xiàn)也比較隱蔽，難以從表面上發(fā)現(xiàn)此故障造成的異響、異動或失控現(xiàn)象等。因此，針對此類故障的檢修，要求檢修人員具有豐富的經(jīng)驗和靈敏的察覺能力。通常可以先對故障電位和原因進行查找和原因診斷，由于高壓設(shè)備難以靠近和基礎(chǔ)，則需要檢修人員檢查互感器運行中所記錄的數(shù)據(jù)，針對其中的異常數(shù)據(jù)再采取開蓋檢測和原因查找等方式。如果故障無法修復(fù)則需要對元件進行更換，還要在元件更換之后確認接地端和非接地端的松緊程度，之后才能合蓋并通電。在檢修完成并恢復(fù)正常運行之后也需要檢修人員觀察GIS參數(shù)，保證電流測試等數(shù)值正確和參數(shù)運行正常，之后才能正式投入運行。

五、結(jié)語

變電站中的GIS設(shè)備由于其特殊結(jié)構(gòu)等原因，容易在運行中出現(xiàn)斷路器故障、SF6氣體泄漏故障以及互感設(shè)備故障等而影響其安全和穩(wěn)定運行。因此，需要針對不同故障類型進行原因分析，采取相應(yīng)的故障診斷和檢修方法做好常見故障的處理和有效預(yù)防，從而保障變電站整體的可靠運行。

參考文獻：

[1] 姚衛(wèi)民， 黃安朝. 淺析變電站GIS設(shè)備的故障診斷與檢修[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2018， 15（36）：43-44.

[2] 潘旭. 試析變電站GIS設(shè)備的故障診斷及檢修技術(shù)[J]. 科學(xué)與財富， 2019， 000（031）：249.

[3] 趙富華. 變電站GIS設(shè)備的故障診斷及檢修方案研究[J]. 華東科技（綜合）， 2019， 000（010）：P.1-1.