淺談110kV GIS開關狀態檢修的重要性

陜西恒源投資集團發電有限公司 李小龍

引言

GIS開關采用SF6氣體為絕緣介質，是利用SF6氣體絕緣密封處理后形成的開關高壓電氣集合設備。GIS屬于線套管、母線、導線中段、隔離開關、電壓互感設備、快速接地開關、斷路器等設備共同組成的成套結構，其主要特點為占地面積較小，110kV GIS開關的面積僅為常規設施的50%，且GIS開關內部零件均可通用，常規生產車間便可完成組裝，可顯著縮短設備生產周期。同時，GIS開關采用SF6為絕緣氣體，內部各個部件均處于密封狀態，可有效規避周邊環境的不利影響，避免外界氣體或煙霧的干擾，也可以對外界的輻射與電場產生屏蔽作用，進而提高設備的穩定性[1]。另外，GIS開關采用SF6氣體為非可燃性氣體，具有較高的滅弧水平，可顯著提升系統運作的穩定性，降低檢修壓力。

110kV GIS開關狀態檢修的主要目的檢測各類運行參數、評估運行狀態，進而確定是否存在故障，并采取針對性措施處理各類故障，以確保設備穩定運行。通過該110kV GIS開關狀態檢修可及時發現GIS開關運行期間存在的潛在危險與故障，并可為110kV線路檢修人員提供數據支持，確保各類故障及時清除，使110kV GIS開關處于高效安全運行狀態。同時，110kV GIS開關狀態檢修能夠顯著提高開關的可用率，顯著減少被迫性停運、事故檢修次數，縮短檢修時間、降低檢修成本，并可延長110kV GIS開關使用過壽命，使110kV線路處于高效安全運行狀態，進而為用戶提供高質量的電力服務[2]。

1 110kV GIS開關常見缺陷與故障分析

1.1 110kV GIS開關常見缺陷分析

現階段，110kV GIS開關狀態檢修技術日趨成熟完善，技術人員依據設備內部缺陷形成及發展過程中產生的各類數據，可進行缺陷及故障的準確評估，并可依據評估結果制定系統檢修方案。目前常用帶電檢測技術可檢出機械型缺陷、局部放電缺陷、發熱型缺陷等常見缺陷，其中機械型缺陷包括材料類、裝配類及異物類等不同缺陷，發熱型缺陷主要包括電壓致熱、電流致熱等類型，局部放電缺陷主要包括電暈放電、懸浮電位、自由金屬微粒等。

1.2 110kV GIS開關常見故障分析

氣體泄露及水分含量過高。氣體泄露為110kV GIS開關常見故障，出現故障的位置多為管路接頭、焊接點、密封面等區域，產生故障的誘因與焊縫沙眼、密封墊老化等。設備內部SF6氣體濃度降低至動作水平前需及時為其充氣，如未能及時充氣，導致GIS開關內部氣體濃度過低，進而導致其保護動作停運。水分含量過高主要指空氣中水分經由SF6氣體泄露的位置進入設備內部，進而導致SF6氣體含水量升高，如水分含量過高，可導致GIS開關產生閃絡放電等問題。

內部放電與內部元件故障。GIS開關內部均存在雜質，部分設備安裝期間操作不當，導致絕緣質量不達標或不同部件間碰撞，進而導致閃絡放點等問題。誘發GIS開關內部放電的因素較為復雜，主要包括如下幾點：第一，GIS開關絕緣材料存在質量問題；第二，GIS開關內部存在金屬顆粒等導電微粒；第三，GIS開關內部導體不平整或導體接觸不良，導致電暈放電等問題。GIS開關內部包含多種元件，而內部元件故障主要指互感器、套管、母線、接地開關、負荷開關、隔離開關等在多因素影響下產生故障。

2 110kV GIS開關狀態檢修主要技術及檢修要點

2.1 紅外檢測技術

紅外檢測技術多采用紅外熱像檢測模式，檢測期間通過對設備熱分布狀態的分析判斷其運行是否存在異常。紅外熱像技術的主要優勢為檢測范圍較廣，可及時檢查大部分設備缺陷。110kV GIS開關狀態檢修中應用紅外熱像檢測期間，如設備溫度異常，可將其劃分為外部發熱與內部發熱。外部發熱多表現為法蘭固定螺栓、導流排連接面等存在發熱，罐體的側面與底部也可發熱，發熱部位可產生較大幅度的升溫，且熱輻射面積較小[3]。內部發熱多發生于隔離開關、斷路器及導體對接等區域，可導致罐體上部溫度升高，并可導致大面積熱輻射。如確認為內部發熱，溫差范圍達到3K，技術人員需及時停電，并測定回路電阻，也可進行解體處理。如無法確定內部或外部發熱，需加強監測，結合實際情況制定檢修方案。

2.2 特高頻檢測

特高頻檢測的基本原理為110kV GIS開關內部產生局部放電，可導致內部產生頻率較高的電磁波，通過對此類電磁波信號的檢測評估可及時發現局部異常放電情況。特高頻檢測設備主要包括分析診斷、信號處理、UHF傳感等單元，可完成信號的采集與傳輸、信號調整與模數轉換、數據分析診斷，將其應用于110kV GIS開關狀態檢修中需在GIS開關中安裝傳感器，并采集特高頻信號，進而實現對局部放電的準確檢測評估。

2.3 超聲波檢測

超聲波檢測系統主要包括超聲波傳感器、放大器、檢測主機等設備，具有較高的抗電磁干擾能力，可準確定位放電區域，但檢測過程易受機械振動干擾，檢測范圍偏小。110kV GIS開關狀態檢修中應用超聲波檢測期間，如發現信號峰值幅度或有效值大于環境噪聲，則可確認GIS設備中存在異常信號，而通過進一步深入分析可確定懸浮放電、局部放電、電暈放電等缺陷類型，以便于技術人員采取適宜的檢修方案。

2.4 日常檢修

110kV GIS開關狀態日常檢修主要包括規范化巡檢、補充SF6氣體、更換輔助二次元件、更換空氣機潤滑油、箱體維護、檢查維護互感器二次接線、金屬部件防腐、檢查維護避雷器、帶電撿漏等，也需完成電流互感器、隔離開關、斷路器、接地、母線單元等檢修。開展日常檢修期間，技術人員需準確把握如下要點。

第一，斷開電源，確認無電壓狀態下釋放斷路器、刀閘能量，使氣動彈簧機構處于合閘位置，內部氣壓為0。彈簧機構需進行分閘與合閘操作，確認無異常后可將其放置于分閘位置。回收SF6氣體，確認無異常后可將組合電器拆除。檢查氣室內部氣壓，確認氣壓為0后可將氣室封板打開，操作后全部技術人員需遠離現場約30分鐘后方可繼續開展后續操作。開展操作期間，工作人員需站立于上風位置，戶內設備檢修前需在通風處理15分鐘后監測SF6氣體含量及氧含量，確認無異常后可進入內部進行操作，且操作中通風設備需持續運轉。

第二，抽真空過程中需將電磁閥設置于真空泵進氣口區域，如氣室周邊存在高壓帶電體，需保證主回路接地可靠。上述操作進行過程中，不得對設備進行加壓試驗，并確保抽真空設備質量符合標準要求。經由SF6氣瓶中引出氣體期間，需利用減壓閥控制壓力，首次充氣過程中，需在充氣裝置中安裝安全閥，以避免過高的充氣壓力損壞設備。

第三，110kV GIS開關狀態檢修現場溫度需為5℃以上、濕度需在80%以下，并采取適宜的防潮與防雨措施。設備安裝過程中，技術人員需嚴格限制氣室在空氣中暴露的總時間，且對安裝及對接過程中保證氣室內部清潔，暫時無需進行裝配的零件需妥善防潮與防塵，避免損傷。操作期間需測試回路電阻是否符合要求，保持密封槽內部清潔及密封件完好，確保法蘭螺栓緊固，法蘭均勻排列。確認SF6氣體質量達標及充氣管道清潔后實施充氣，充氣過程中需規范完成相關操作，避免空氣進入內部。完成充氣后需進行濕度、純度檢測。

第四，開啟氣室后需及時密封法蘭孔，設備抽真空過程中需控制連接管路長度為5米以下，不建議通過抽真空時間評估真空度，如采用液相充氣技術，需倒放充氣裝置、底部成角約30°，以確保操作效果。如周邊環境溫度過低，SF6氣體液化難度較高，需采取有效的措施確保加熱鋼瓶，適當提高充氣速度，且在鋼瓶內部壓力低于0.1MPa后需及時停止充氣。完成充氣后稱重鋼瓶，準確計算斷路器內部氣體質量；第五，110kV GIS開關狀態日常檢修期間需妥善做好防火措施，確保外殼接地正常，接地區域未產生變形或銹蝕、無過熱等問題。

2.5 110kV GIS開關發熱型缺陷檢修要點

110kV GIS開關罐體多包括SF6氣體、金屬導電回路、盆式絕緣子、金屬外殼等組成部分，采用紅外檢測技術可準確采集設備的熱像信息，并可分析110kV GIS開關存在的電流致熱隱患。比如某地區進行110kV GIS開關狀態狀態檢修期間，采用紅外檢測技術發現CT氣室熱像圖相溫度差為2℃以上，分析其原因為外殼接地不充分，為此技術人員采取追蹤檢測模式，分析此類缺陷的變化趨勢，必要情況下停電處理缺陷，以確保110kV GIS開關穩定運行。某地區進行110kV GIS開關狀態狀態檢修期間，通過紅外線檢測技術發現斷路器套管接頭區域溫度過高，其主要原因為接觸不良，為解決此類缺陷，技術人員采取追蹤檢測模式，評估缺陷發展趨勢，必要情況下停電處理缺陷，以確保110kV GIS開關穩定運行。

2.6 110kV GIS開關局部放電缺陷與機械性缺陷檢修要點

如狀態檢修期間發現110kV GIS開關局部放電，需采用移動傳感器確認最大信號的準確位置，并在最大信號所在圓周內部確認最大信號位點，結合信號的范圍定位信號發出的位置。確認最大信號準確位置后，技術人員需在最大信號區域放置傳感器，并通過頻率法確定放電源的準確位置，完成操作后可調整檢測帶寬，評估信號變化的具體情況，如信號未產生顯著變化，則可認為屬于GIS導體信號，如產生顯著變化，則屬于殼體信號。

為確定局部放電的準確類型，技術人員需采用相位模式完成相關測試，詳細評估觀察點分布的具體特點，并依據具體相位特征判斷為懸浮放電或電暈放電。確認缺陷類型后，技術人員需評估分析缺陷的嚴重程度，并制定適宜的監測周期，監測缺陷發展趨勢，及時停電清除缺陷，以確保110kV GIS開關穩定運行。110kV GIS開關機械型缺陷檢修期間可采用全新的X線數字透視成像系統，利用該系統可檢出異物缺陷、裝配缺陷、材料缺陷等，技術人員通過對缺陷的可視化觀察可確定缺陷的影響范圍，必要情況下停電處理缺陷，以確保110kV GIS開關穩定運行。

3 提升110kV GIS開關狀態檢修質量的策略分析

3.1 網格化管理

110kV線路中GIS開關數量較多，為提高檢修效果，技術人員需為GIS開關建立檔案，并采取網格化管理模式，詳細歸檔整理GIS開關的運行記錄、試驗資料及交接驗收記錄等。技術人員定期分析研究各個GIS開關的數據，并制定適宜的檢修策略，以提高110kV GIS開關狀態檢修的整體質量。

3.2 明確110kV GIS開關狀態檢修的內容與技術要點

開展110kV GIS開關狀態檢修期間，技術人員需綜合運用傳感器技術與計算機技術，實時監測分析設備運行狀態，及時處理各類故障，以確保線路安全穩定性運行。110kV GIS開關狀態檢修的重點內容應包括設備狀態檢查及故障診斷，評估GIS開關的可靠性，進而確定合理的檢修方案。在狀態檢修的過程中需重點分析研究GIS開關的絕緣狀態，通過在線監測與停電檢測相結合的方式確定是否存在漏電流、局放及介損等問題。同時，需采用光信號傳感、聲譜色度變化等技術了解機械參數與物理參數是否存在異常，并分析總結GIS開關的電氣參數及老化情況，分析電弧狀態與電弧電壓的相關性，并依據分析結果制定合理的檢修方案。

3.3 妥善處理各類故障

110kV GIS開關狀態檢修期間，技術人員需加強技術學習研究，熟練掌握各類故障的準確處理方法，及時處理局放、漏氣等故障，在實踐中不斷總結研究相關經驗，制定合理的狀態檢修工作流程，以促進110kV線路供電質量提升。

綜上，110kV GIS開關狀態檢修對維持供電穩定安全具有重要意義，維持相關技術人員需提高重視程度，加強技術研究分析，結合實際情況制定合理的檢修策略，以促進狀態檢修工作高質量完成。