摘要：变电站在运行过程中，GIS设备发挥的作用举足轻重，是变电站内极为重要的设备之一，对变电站的运行而言具有十分重要的意义。GIS设备质量直接影响了变电站的正常运作。故而，诊断GIS设备故障并对其进行维护便成为电力工作人员关注的主要内容之一。本文就500kV变电站GIS故障预防及相应故障进行了简要分析。
关键词：500kV；变电站；GIS；故障预防
1 GIS设备基本介绍
GIS设备指气体绝缘金属封闭开关装置，全称是六氟化硫全密闭型组合装置，该装置中，局部区域带电，该类型区域外壳所用材料均为金属，常用材料有不锈钢以及铝合金等，装置当中充满六氟化硫气体，具有优秀的灭弧能力，且出色的绝缘性。该装置通常包含以下几种结构：母线、电压互感器、电流互感器、断路器以及隔离开关等。断路器动作会形成电弧，由于GIS装置内充满了六氟化硫气体，能够快速有效地熄灭电弧。但是六氟化硫气体的分解，会形成体对人体有害的气，故而，断路器当中需添加吸附剂。电流互感器和电压互感器在GIS设备中的主要作用是测量电压和电流。上述元件均为GIS设备的必要构件，保证了设备能够更为稳定、安全地运行。
2 GIS设备事故的预防及相应故障分析
2.1倒闸操作事故的预防及相应故障分析
（1）倒闸操作事故的预防。由于GIS设备的全封闭性，除少数厂家在隔离开关触头部位配有观察孔外，大部分都没有配观察孔。当GIS设备运行时间长、操作频繁或安装质量不好时，在倒闸操作过程中可能会引起其隔离开关假分或假合（即指示位置与实际位置不一致），合闸（分闸）不到位的情况也有可能发生，这两种情况都会引起GIS设备事故。故以下几点要引起足够地重视：①对于配有观察孔的GIS设备，当隔离刀闸或接地刀闸操作后，除了观察其位置指示外还必须通过观察孔观察其隔离开关的触头实际位置。②对于三相共用一台操作机构，又没有观察孔的设备，可在隔离开关操作过程中由现场运行人员观察三相操作连杆的转动情况和机械位置指示的最终位置来判断隔离开关的分合闸情况。③在断开断路器并确认断路器已分闸后，应立即断开断路器合闸电源，再操作有关隔离开关。此外，GIS设备在运行时，隔离开关的电机操作电源必须退出，防止由于直流回路接地引起运行中的隔离开关带负荷误分合闸事故。④隔离开关操作指令发出后，若由于某种原因不能操作，必须关闭操作控制回路直流电源，防止由于指令自保持而引起隔离开关自动分合闸事故。（2）隔离开关操作故障分析。本故障以某变电站50122隔离开关操作机构故障为例进行分析。①故障现象。2018年5月6日，该变电站GIS开关5012转冷备用过程中，拉开50122隔离开关时发现50122隔离开关C相内部有持续放电声音，从观察孔可以看见隔离开关气室内部有明显火花。现场检查发现50122隔离开关C相操作机构内部齿轮组故障，导致隔离开关没有完全拉开，由于隔离开关另一侧的第1大组滤波器仍在运行，因此隔离开关的动触头和静触头之间发生放电。更换故障齿轮组及动触头后，各项试验合格，隔离开关操作正常。②故障原因。将隔离开关操动机构拆下，进行手动操作时发现，向隔离开关输出力矩的锥形齿轮不转动，而隔离开关现场机械位置指示和辅助接点信号是通过齿轮带动的轴传出的，因此，虽然隔离开关未拉开到位，但机械位置指示和OWS上均显示拉开到位信号。使用电子力矩扳手转动隔离开关传动轴，转动力矩为6Nm（大气压下），与正常力矩1.9±0.6Nm（大气压下）相差较大。将操动机构的齿轮组拆下，发现连接转动轴与锥形齿轮的GB/T1096（4×4×10）平键损坏，导致在隔离开关分闸过程中发生隔离开关本体卡滞，使隔离开关动、静触头间距不足，从而发生击穿现象。
2.2断路器、隔离开关触头过热的防范及故障分析
（1）断路器、隔离开关触头过热的防范。触头包括断路器和隔离开关触头，当触头接触不良时会出现过热现象。长时间过热会形成恶性循环，最终导致触头梅花触子失去弹性，触头电阻变大。由于严重发热，引起触头金属物熔化，从而形成尖端放电，造成GIS导体对外壳电弧短路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预防触头过热的措施主要有3项。①定期进行回路电阻测量由于GIS设备的特殊性，不能单独测量断路器或隔离开关触头接触电阻，一般可经断路器两侧维护接地刀进行测量，这样回路电阻值就包括两侧维护接地刀的接触电阻。这个电阻值必须与投产前的测量值进行比较，必要时比较分析其它类似的回路电阻值。②定期或不定期使用红外热像仪对GIS设备触头部位进行温度测量当GIS设备某部位的温度比其它部位偏高时，应根据设备负荷情况、环境温度、历史数据及类似回路部位进行综合分析判断。③定期或不定期对配有观察孔的隔离开关进行观察察看其触头表面的颜色，即可判断触头是否过热。（2）断路器触头过热分析。本故障以某变电站5152开关合闸电阻故障为例进行分析。①故障现象。2017年6月17日，某变电站进行GIS开关5152合环操作。首先合上51521隔离开关，运行正常；再合上51522隔离开关，此时Ⅱ线和III线保护动作，Ⅱ线和III线停运。通过检测发现5152开关A相气室内有明显臭鸡蛋味，其他气室未见异常，因此判断故障点位于5152开关A相内，更换5152开关A相后恢复运行。②故障原因。断路器内两个合闸电阻，一个已完全损坏，另外一个完好。完好的合闸电阻上未发现明显的过热和放电点。合闸电阻的固定盘上有明显的过热痕迹并有机械损伤。
3 500kV变电站GlS设备故障实例分析
3.1故障一
某变电站室外GlS设备在整个交接试运行过程中均处于正常状态，但是投运后三个月发现变电站I母电流动互感器间隔气室中压力偏低，并且GIS设备监控系统也发出了报警信号，该气室的SF6压力信号正常状态下为0.45MPa，现降低至0.38MPa。维修人员先用专用的SF6气体检漏仪查找I母电流互感器气室可能存在的泄漏点，发现在I母电流互感器气室间隔中的u相气室管路安装连接部位发生泄漏，然后再对GIS设备其它气室压力进行检查，均可排除存在泄漏点的可能，因此可以判断上述泄漏点即为问题所在。在充分分析GIS设备I母电流互感器气室的运行气压数据后，判定该部位发生气体泄漏的主要原因是由于在安装该连接部件过程中清洁不彻底，属于安装施工质量问题所导致的SF6气体泄漏故障。具体的故障排除方法如下：首先利用专业检修工具将泄漏点管路略微旋松，再利用GIS设备气室外气压差把SF6气体从管路安装部位冲出，将金属壳体处遗留的微尘冲走，直至该泄漏点部位的残余微尘被彻底清理干净，再马止将管路旋紧。旋紧管路后要及时对I母电流互感器进行补气，直至气压满足设计要求，并再次进行检查，排除泄漏问题。
3.2故障二
某变电站GIS开关在转冷备用过程中，发现其C相内部存在持续放电的声音，并能从观察孔中观察到隔离开关室内部有明显的火花。经过全面检查可知，该隔离开关C相操作机构的内部齿轮组出现故障，所以隔离开关无法完全拉开；并且由于隔离开关另一侧的第一组滤波器处于运行状态，所以隔离开关的动触头与静触头之间还存在放电现象。针对这种情况维修时先拆下隔离开关的操动机构，手动操作过程中发现向隔离开关输出力矩的锥形齿轮出现故障，由于锥形齿轮带动轴传出隔离开关现场机械位置指示以及辅助接点信号，所以即使隔离开关未完全拉到位，但是机械位置指示与0WS上显示的信号也处于拉开到位的状态。针对这种情况，只需将故障齿轮组及动触头及时更换即可排除故障，经过试验后隔离开关恢复正常。
结束语
GIS设备是构成500kV变电站的主要设备之一，其运行质量与运行水平均对变电站的运行造成重要影响。为此，工作人员必须保证GIS设备运行的稳定性，熟悉引发该问题的可能性，研究故障发生的原因，分析暴露出的问题并找到解决方案，保证GIS设备的稳定运行。
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论文作者:吴琼
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/1
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