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摘要：在GIS设备的运行过程中，会因为运行时间、制造工艺和操作流程等问题，引起多种故障，对设备的正常运行造成不利影响。基于此，笔者对500kV、220kV GIS设备的典型故障进行了分析，包括SF6气体的含水量超标及泄露故障、内部放电故障以及内部元器件故障，并给出了故障的处理预防措施，最后将某220kV变电站发生的内部放电故障为例，进一步分析故障的处理措施，以期为相关研究提供参考。
关键词：GIS设备；SF6气体；内部放电
前言：GIS设备凭借其维护工作简单、结构紧凑以及占地面积小等优势，获得了较为广泛的应用。在我国大部分变电站中，都应用了GIS设备。但是在实际的运行中，GIS设备的问题也逐渐凸显出来，比如内部放电故障或者气体泄漏现象等，对变电站的运行造成了不利影响。
1. 500kV、220kV GIS设备典型故障分析与处理
1.1典型故障分析
第一，SF6气体的含水量超标。在GIS设备中，这一故障很容易导致绝缘体或者绝缘部件出现闪络现象。造成含水量超标的原因主要有以下两种：其一，在进行SF6气体的充入之前，气室内的真空度不满足要求，仍旧存在水分没有抽出；其二，在进行SF6气体的充入操作时，因为工作人员的操作不当，将水分引入气室内。
第二，SF6气体的泄露。一般来说，SF6气体的泄露现象主要出现在GIS组合电器的阀门接头位置、焊接位置以及密封位置。这种故障出现的原因在于GIS设备的零部件加工工艺或者加工质量存在问题，或者零部件的安装不规范等。除此之外，GIS设备气室的密封性还会因为老化而降低。SF6气体属于窒息剂，在一定的浓度下，SF6气体会导致人体呼吸困难以及全身痉挛等现象，严重时可能会导致人体窒息死亡。因此，工作人员需要有效预防并严格管控SF6气体的泄露故障。
第三，内部放电故障。当GIS设备内部聚集大量粉尘、制造工艺质量较差或者出现碰撞等现象时，会导致GIS设备内部的元器件处于悬浮电位，从而提高局部电场的强度，导致电晕放电现象的出现。与此同时，GIS设备中的金属杂质以及绝缘子中的气泡都会导致局部放电或者电晕放电现象的出现，从而导致GIS设备内部的元器件被烧毁或者引起绝缘故障。
第四，内部元器件故障。在GIS设备中，母线、断路器、接地开关和隔离开关等元器件是出现故障的概率较大。相关故障统计数据显示，隔离开关以及盆型绝缘子是最容易出现故障的元器件，隔离开关故障主要是机械结构失灵，比如分闸不到位或者锈蚀现象等；盆型绝缘子故障主要是破裂以及闪络，要求工作人员在日常巡查中重点检测这两个元器件。
1.2故障的处理
第一，SF6气体含水量超标故障的处理。通常情况下，工作人员在回收SF6气体之后，需要使用氮气进行SF6气室的冲洗、干燥以及抽真空处理，并将合格的SF6气体充入到处理好的气室。对于SF6气体的含水量来说，真空度是主要的影响因素。真空度可以降低SF6气体本身的含水量，还会降低气室内因为密封性较差等因素引入的水分。一般来说，在充入SF6气体之前，气室的真空度需要小于133Pa，在经过抽真空处理并静止两个小时之后，工作人员需要再次读取气室的真空表示数，这一数值不能够大于静止之前的数值，这样才可以进行SF6气体的充入操作。
第二，SF6气体泄漏故障的处理。在出现SF6气体泄漏故障之后，运维人员首先要使用SF6检漏仪对漏气区域进行全面检测，找出GIS设备的漏气部位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果漏气的部位是焊缝，需要在SF6气体的回收之后，采取补焊措施提高GIS设备的密封性；如果漏气的部位是密封接触面，需要在SF6气体回收之后，确保法兰不存在异常情况，再进行密封圈的更换。需要注意的是，运维人员在进入GIS室的时候，需要进行二十分钟的排风处理，并将防护用品穿戴完全，保障运维人员的人身安全。
第三，内部放电故障的处理。一般来说，GIS设备的现场安装条件十分复杂，当GIS设备的气室内存在的杂物导致内部放电故障出现，或者动触头与静触头出现接触不良，导致触头被烧毁时，运维人员需要停电，对GIS设备进行解体处理，以此找出引发故障的原因。对于不同的故障原因，更换对应的元器件。如果GIS设备在发生内部放电故障之后，引发了跳闸事故，运维人员不能立刻找出故障的具体部位，需要对故障的产物进行测试，以此找出故障发生的具体位置，从而有针对性地消除故障。
第四，内部元器件故障的处理。大量研究与实践表明，GIS设备的盆型绝缘子故障和耐压时间关系密切。因此，在进行盆型绝缘子的安装过程中，需要保障其垂直性，防止微粒以及金属粉末聚集在绝缘子的底部。对于隔离开关的故障，要求运维人员及时进行静触头弹簧夹的更换，紧固螺栓以及图导电胶，避免内部元器件出现机械故障[1]。
2. 220kV GIS设备典型故障分析与处理实例
本文将某220kV变电站的GIS设备内部放电故障的处理过程作为案例，进一步分析GIS设备典型故障的分析与处理。该变电站的B相GIS设备突然出现故障，差动保护动作，故障导致母线所带的八组220kV断路器相继出现跳闸现象。在设备的监控后台显示，故障间隔刀闸的气室气体密度出现低告警。运维人员在故障现场检查中发现，B相气室出现爆开现象，气室内部的接地刀闸出现碎裂现象，筒体的内部表面颜色有变化，呈现出显著的放电痕迹，动触头与静触头有严重的灼烧现象，在绝缘子下方区域，有大量的吸附颗粒散落，周围还散落有刀闸和绝缘盆等碎片。
通过运维人员的现场检查，可以初步判断该GIS设备发生了内部放电故障，导致内部气体的压力急剧增加，使得气室爆开。为了明确故障发生的部位，运维人员对故障间隔刀闸采取了返厂解体检查，检查的结果显示：A相和C相刀闸的动触头和静触头都有放电灼烧痕迹，B相的静触头严重烧毁。在分析A、B、C三相出头的插入深度之后，明确故障发生的原因，在于故障隔离开关没有完全合闸，动触头和静触头均处于虚接状态，GIS设备在运行之后，动触头和静触头会持续发热，导致B相触头被烧毁，气室内部的气压急剧上升，从而出现内部放电故障。
在明确故障原因之后，技术人员在探究讨论之后，将两条母线进行同时停电检修，并将故障间隔-1、-2和-3的隔离开关进行更换处理。具体的故障处理流程如下：将隔离开关、气室气体以及母线进行回收，并使相邻气室的压力降低到0.3MPa；对一次引线、主导体、套管与分支母线进行拆除处理；将隔离开关本体与相关机构拆除；清理分支母线的气室，对筒体接触端面进行打磨处理，并更换吸附剂；安装全新的元器件，并按照标准流程充入SF6气体，静止二十四小时之后，对气室进行微水等试验，将一次引线恢复之后，清理故障现场[2]。
结论：综上所述，变电站的运维人员需要加强GIS设备的管理，降低GIS设备故障的出现概率。通过本文的分析可知，GIS设备的故障有多方面的原因，要求运维人员加强GIS设备的日常管理，一旦GIS设备出现故障，要求运维人员按照规范的流程进行故障的处理，保障自己的人身安全与变电站的正常运行。
参考文献
[1]林锦峰.一起220kV GIS设备内部故障分析及反事故措施[J].机电信息，2016（30）：56-57.
[2]姚青强，靳海路，徐志刚.500kV换流站GIS设备故障分析处理及防范[J].华中电力，2011，24（02）：45-48.
作者简介：陈书辉（1990.12--）；性别：男，籍贯：福建省福清人，学历：本科，毕业于华北电力大学；现有职称：助理工程师；研究方向：电气，从事电气高压设备维修；单位及邮编：福建福清核电有限公司350318
论文作者:陈书辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/9
标签：故障论文; 设备论文; 气体论文; 元器件论文; 触头论文; 绝缘子论文; 现象论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;