500kVGIS絕緣故障分析及處理

薛景天

（江蘇省送變電有限公司，江蘇 南京 210000）

GIS設備具有體積小、故障率低、運行安全可靠等優點，近年來，得到了廣泛的應用，但其在安裝、運輸等階段常會造成一些絕緣隱患，對電網運行造成潛在威脅。隨著電網電壓等級的逐漸升高，GIS設備的絕緣問題變得愈加嚴重，尤其是在制造、安裝過程中，由于設備質量不過關或安裝工藝差造成設備絕緣性能下降進而引發設備絕緣故障的情況所占比重較大。

1 相關概述

1.1 變電站建設工程管理的必要性

眾所周知，電力工程在人們的生活中占據著非常重要的地位。電力無處不在，滲透生活的各個方面，因此保證電力工程安全穩定運行即為重中之重。在此過程中，要提高對變電站工程管理的重視程度，變電站管理質量的提升不僅能夠保障變電站的有效運轉，也能夠促進整個社會、整個國家的經濟發展。

對于變電站整體的安全運行來說，建造過程中全環節管理是尤為重要的，工程管理是否合理化、專業化直接影響變電站能否高效運轉。若是管理工作不合格，造成的相應質量問題及事故將會給人們的生命以及財產安全帶來威脅。

1.2 GIS的特點

GIS設備是集隔斷裝置、防止短路裝置、變壓器、接地開關、電流互感器、電纜終端、避雷器、進出口套管以及母線于一體的裝備，并在套上金屬外殼確保零件處于安全環境下，在設備內部儲備好SF6氣體。如上所述，GIS設備體積小，可以在工作中節省許多空間，而且這種設備的使用范圍較大，打破了地形的限制，比如，山區、地下區域等局勢復雜區域均可以使用。

SF6氣體具有絕緣和滅弧的作用，GIS設備因為內部注入了SF6氣體，所有操作均可在套管內部進行，可保證設備的密封性，以有效避免外部灰塵、鹽霧和雪的影響，這增加了設備運行的穩定性和可靠性。并且，該設備有一定的抗震能力、密封性好、有較好的安全性能，這可以減少觸電的可能性。

2 GIS設備的常見故障

2.1 SF6氣體水分超標

SF6氣體若是出現濕度較高的情況，有可能會導致絕緣體材料的閃絡故障。一般這種現象都是有水分滲透到SF6氣體中導致的，水分子滲透性非常大，不純凈的水也是良導體。經過一定時間的沉淀，水分子會沖破SF6氣體的阻礙進入設備中，從而給設備的運行帶來威脅。

2.2 內部放電故障

電暈放電是GIS內部出現的故障中最常見的一項。一般設備內部承受的電壓力達到氣體絕緣的穿透的限度時，就會發生電暈放電的現象。造成電暈現象的主要是以下2種原因導致的：

（1）在制造設備的過程中，技術不夠成熟。

（2）外界原因，可能會是很小的異物、毛刺或者其他影響因素，都會造成絕緣功能削弱。

2.3 SF6氣體泄漏

GIS內儲存的SF6氣體的壓力要高于外界大氣壓力，雖然氣室法蘭面都是用密封面、○形圈、密封槽、密封膠的組合保持設備的密封效果，雖然現有密封效果一般不錯，但是，也會出現其他因素的影響導致漏氣。隨著設備使用時間的延長，設備的運行會受到多種因素的影響，比如，振動、機械壓力、溫度較高、濕度不平衡等情況的影響，有的密封圈的功能會受到影響，導致氣體流動到外界；而且在參與其他實驗的時候，比如，微水、密度繼電器驗證時，也可能會導致設備內部的氣體流動到外界空氣中。GB50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》提出，“每個氣室年漏氣率不應大于1%，750kV電壓等級的不應大于0.5%”。所以針對以上問題和規程要求，應予以重視和定期檢查，否則會造成巨大問題。舉例子來說，某電廠的SF6密度繼電器設置在逆止閥上。在這個電廠某次的停電檢查時，相關工作人員發現有SF6氣體從充氣口的逆止閥流出來，造成該系統絕緣強度不夠，不得不緊急停電更換。

3 機械故障

在GIS設備中最常見的機械故障，有導電桿在某一處可能會斷裂、傳動銷脫落、機構連桿彎曲等情況。出現以上問題的原因多為未對斷路器的分閘進行管控，導致電壓差較大，致使斷口出現被穿透現象，造成微粒現象，在微粒作用下，外殼會帶電。帶電導致信號傳遞失真、設備誤動。所以，針對以上問題有以下幾種解決方案：

（1）相關工作人員要根據相關規定條例，在微水、組分等方面進行嚴謹的檢驗。

（2）關于斷路器及刀閘的操作，相關工作人員應該在對其操作前后進行再次檢查電壓的波動情況，以便及時發現異常情況，對問題及時處理。

（3）相關工作人員在處理斷路器或者刀閘的時候，若是變壓器或者GIS設備有異常，應該及時停止相關設備的工作運轉，及時找出故障的原因，避免對設備造成更大的損害。

（4）及時檢查斷路器的質量問題，判斷相關設備上的傳動銷和分閘行程是否有問題。

4 變電站GIS設備的故障診斷與檢修分析

（1）對SF6氣體進行檢查。SF6的密度很大程度上大于空氣的密度，若是SF6氣體進入空氣中，就一定會沉淀在空氣的底部。繼而，隨著氣體的不斷泄漏，設備的絕緣性將會逐漸降低。密封性能好的管體儲存氣體，避免氣體泄漏。要定期檢查管體的密封性，比如，可以采用紅外、電離法定或者激光檢漏法。其中，激光檢漏法是利用SF6其較強的吸收能力進行氣體光譜檢測，結果最精確。

（2）對GIS的整體維修。工作人員要結合設備的工作情況，結合實際工作，對設備的運行進行計劃，相關負責人員應該安排定期檢查并同時對設備進行修護，大多數情況下，都是1個月進行1次檢查，除了要注意維修的時間外，工作人員也要嚴格按照相關的規定進行操作。在此基礎上，企業也要進行不斷的創新，將傳統的檢修方案和實際情況做比較，進而結合先下的技術水平，對以后的檢查根據做出調整。只有這樣，才能為企業的發展帶來更大的經濟利益，以此為社會的不斷發展做出貢獻。

5 新型方案需要解決的關鍵技術

對于現在的設備安裝，新的方案層出不窮，為了與方案提出的理念相符合，也要不斷對技術進行創新改良。其中，在技術方面的創新有以下幾種：

（1）基礎埋件的蜂窩梁。由于原來的傳統技術很難解決鋼筋網片、電纜和管線沒有辦法橫向穿過預埋件，但是，采用蜂窩梁的模式可以打破這一限制。除此之外，蜂窩梁還可以增強輕質混凝土的承受能力，防止其開裂。關于蜂窩梁的建造方式，工人會選擇H型的鋼材或者工字型的鋼材進行裁割拼接，將其組合成符合蜂窩梁性質的結構。而且，蜂窩梁和實腹梁相比，蜂窩梁有可以節省鋼材的優勢，這可以有效地減輕自身的重量；在鋼筋網片、電纜管線穿透過蜂窩梁后，更是為工人在輕質混凝土工作提供了條件。

（2）承載力設計要點。大部分情況下，GIS設備都會設置到蜂窩梁上，所以蜂窩梁要承受GIS的重量。不僅如此，在斷路器開關開合下，會給預埋件實施一定的拔力，并且動荷載和設備荷載之間也會出現豎向下壓力。這也就表明，蜂窩梁要承受來自多方面的壓力，所以，這也就要求相關工作人員要及時計算相應的荷載及埋件的強度。

（3）埋件的具體位置以及預埋。工作人員首先需要依據GIS的相關規定，將錨固和結構層之間的呈帶狀的鋼板預埋件進行預埋，繼而，依據帶狀鋼板的位置將GIS的橫向埋件進行標準化、科學化的焊接。

（4）GIS設備上的基礎零件和埋件之間的焊接。GIS的制造商根據現場角焊式的方法對GIS設備和埋件進行焊接。

（5）GIS設備的接地。工人會使用12mm的鋼板對蜂窩梁的標準節段進行連接，還要和接地網連接起來；觀察GIS接地點所處位置，利用基礎設施將接地點暴露出來，將其和設備的接地件相連。

6 多措嚴把設備安裝質量

6.1 加強機制體系宣貫

加強機制體系有以下2個方面。

（1）向相關的工作人員宣傳《輸變電工程設備安裝質量的重點措施》《基建質量管理規定》《輸變電工程標準工藝管理方法》等規范規定，并且要重視整個工程中涉及的技術設計合集、技術的標準程度、對工程選擇恰當的施工思路等。增強對GIS設備的安裝規范化，企業不斷對安裝的條文規定進行完善修正，通過規范的條例促進實際工作的完善。

（2）企業應該將《輸變電工程主要電氣設備安裝質量工藝關鍵環節管控記錄卡》向員工宣傳，并且要鼓舞員工將規定落實到實處，對于質量技術標準、過程管控責任，將這兩方面在GIS安裝的過程中明確，對過程中的檢查、關鍵環節的檢查也要特別突出。

6.2 做好安裝技術管理

針對設備的安裝技術工作，有以下3種方法：

（1）企業要聯系基建、物資、施工以及GIS的制造商進行探討研究，從而進一步完善關于GIS的安裝工作，并且要形成相關的規范條例。除此之外，研究的條例要有一定的科學性、嚴謹性，圖文并茂、通俗易懂，更進一步地促進設備安裝工作的開展。

（2）企業要結合實際，對GIS設備的安裝程序不斷完善、修訂，以便更好地應用于安裝工作。

（3）企業要投入更多的人力物力、資金去培養負責安裝設備的專業性人員，對員工進行專業的培訓。并且倡導員工落實工作條例，以此培養員工的責任心，增強相關工作人員的責任感。

6.3 加強驗收試驗管控

若想保證設備安裝工作的圓滿完成，就要加強后期的檢查力度。關于驗收實驗有3個方面需要注意。

（1）在交接數據的時候，一定要保證是以現場出具的形式進行交接。對于重要數據，監察部門的人員要進行仔細的檢驗，通過檢驗，才可進行下一項工作。

（2）可以采用實驗內窺鏡的方式對設備安裝效果進行檢驗，并且相關負責人員要盡量保證在設備安裝的過程中進行，這樣更具有實時性。

（3）企業針對重點環節，要采取更加獨特的方法，著重檢查。特別是對于經常有差錯的制造商或者有瑕疵的設備材料，要進行嚴格管控。若是沒有通過檢查，則不能參與項目的實施。

6.4 跟蹤投運后質量

對于設備安裝質量是否能夠達到標準，則要對設備安裝后期工作進行完善。有以下兩種辦法：

（1）在設備工作的后期，可以進行隔一段時間的檢查其運行情況。比如，對于已經工作1年的機器相關負責人員要對其進行檢查，早期發現設備在運行中存在的不足，并且及時做記錄，以便企業對設備不斷改進完善。

（2）企業要組織運檢、調度等部門之間的交流研討，對于帶點檢驗、定期檢查等方面的工作提高積極性，找出中間可能會存在的問題，為以后的設備安裝工作做鋪墊。

7 結語

總而言之，本文闡述了故障發生的過程，結合現場檢查試驗及出廠追溯，分析認為，氣室內部遺留異物引發的絕緣子沿面放電是導致此次故障的主要原因，因此從設備的制造、運輸、安裝、交接階段提出了防范措施，以確保設備的可靠性。