摘要：110kV GIS组合电器是电力系统的重要组成部分，其运行质量关系到整个系统的运行安全性和稳定性。尤其是在当前社会发展速度逐渐提升的趋势下，社会生产生活对电力资源的需求量也在增大，这对电力系统提出了更高的要求。二次回路开路故障是在110kV GIS组合电器运行中存在的主要故障，不仅会对设备运行造成影响，而且严重时会引发大面积电力事故，威胁社会的正常运转。本文将对流变二次回路开路故障产生的原因进行深入分析，提出110kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障处理的措施。
关键词：110kV；GIS组合电器；流变二次回路；开路故障；处理
在电力系统的一次主设备当中，电流互感器发挥着至关重要的作用，其主要运行原理是电磁交换，线路中串接一次绕组，保护端子和仪表与二次绕组连接。二次负荷不会对一次绕组的电流产生影响，而是与线路中的负荷电流相关。保护系统控制回路和电流表在二次侧连接，电流线圈是其继电器的主要组成部分，具有较小的阻抗值，近似短路状态是电流互感器的正常运行状态，这也是与变压器运行特点的不同之处。电流互感器的带电运行，会导致故障问题出现在二次回路侧当中，导致整合电力系统运行安全性与稳定性受到影响。短路和开路是两种主要故障形式，触点损坏、互感器损坏、人为短接和接触不良等，是导致电流互感器故障的主要原因，引发严重的电力安全事故。
一、110kV GIS组合电器检修内容与流程
（一）110kV GIS组合电器检修内容
巡视检查、定期检查和临时检查，是当前维护与检修 110kV GIS组合电器的主要方式。巡视检查主要应用于110kV GIS组合电器的运行过程当中，由专业人员对其运行状态进行全程监控。及时发现其中存在的异常状况，实现对安全隐患的及时排查，防止重大电力事故的发生，有利于电力系统的安全、稳定运行。周期性是定期检查的主要特点，在检修过程中应该明确变电站的运行特点与要求，加强技术检修人员和管理人员之间的沟通，并制定切实可行的工作计划。在110kV GIS组合电器的系统更新和保养中，定期检修的方法具有一定优势，能够延长设备的使用寿命。当110kV GIS组合电器出现故障时，应该采用临时检修的方式，能够增强检修的针对性，但是也存在一定的滞后性弊端，容易对正常生产工作产生影响。110kV GIS组合电器的复杂程度较高，在运行中也会受到多种外界因素的影响，应该将上述三种检修方式进行有效融合，做好预防为主、处理为辅，增强设备运行的可靠性，防止重大电力安全事故的发生。
（二）110kV GIS组合电器的检修流程
明确110kV GIS组合电器的检修流程，能够增强检修工作的规范性与专业性，保障高效的电力输送，满足社会生产生活需求。在检修维护施工方案的制定当中，应该明确变电站和设备运行特点，增强方案的科学性与可行性。为了防止对人员安全造成威胁，应该对用电设备进行断电处理【1】。运用SF6气体回收装置对缺陷气室的气体进行回收，在清洁气室时主要采用相应的吸附剂，以便为故障的处理奠定基础。抽真空检测应用于GIS气室当中，使其达到相关标准后，完成SF6气体的及时充入。此外，还应该及时对SF6气体的微水含量和漏水量等进行测试，保障110kV GIS组合电器的良好运转。
二、110kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障原因分析
（一）质量缺陷
电流互感器是110kV GIS组合电器中的关键组成部分，其电流端子的质量缺陷或者设计问题等，都会导致流变二次回路的开路故障。细小裂纹出现在主变高压侧电流互感器端子箱的连接片当中，引起较大的异常声响。在对接片螺丝进行紧固时，由于力度过大会导致裂痕的出现，引起电流回路负载上升。对电流端子进行及时更换，是解决上述问题的有效方法。螺丝的松动问题也是引起二次回路开路的关键原因，严重影响变电站的安全运行。
（二）外部环境
外部环境因素也是影响110kV GIS组合电器运行效果的关键因素之一，尤其是电流互感器二次端子接线盒、户外端子箱的运行环境较为恶劣，容易受到大风、雨雪和霜露、灰尘等干扰，导致受潮问题出现在电流接线端子当中【2】。长此以往，水分与空气会对垫片和螺栓等进行腐蚀，促进其二次接触电阻的升高，引起严重的开路故障。
（三）人为因素
流变二次回路的开路故障，还会由于人为操作失误或者不规范而引发，导致设备运行安全性受到影响。当打开电流端子时未能及时对其进行恢复，电流端子接线螺丝未能有效拧紧等，都会引起开路故障。绝缘击穿现象会由于较大的一次电流而引发，导致开路点遭到严重破坏。未能对相关工作人员进行专业培训，导致其在操作过程中缺乏专业性，存在仅凭经验操作的问题，使得110kV GIS组合电器的运行存在极大的安全隐患。
三、110kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障的预防与处理
（一）110kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障的预防
熔断器不能应用于电流互感器的二次侧当中，同时应该防止二次回路导线连接出现错误，这是预防开路故障出现在电流互感器二次侧的有效方法。保障电流互感器二次线圈接地良好，防止出现多个接地点的现象，对二次回路的击穿保险进行摘除。如果电流互感器二次线圈暂时不会用到，应该对其进行短路接地处理。在选择电流回路的电流端子时，应该对其质量进行严格检测，确保生产厂家具有合格的资质与产品合格证书【3】。在现场对端子进行质量检测，防止新建变电站当中使用不合格产品。在现场管理当中，应该增强工作人员的责任意识，严格按照相关规定和标准进行作业。短路片应用于短接电流回路当中，防止短接出现松动问题。
（二）110kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障的处理
开路故障出现在电流互感器二次回路当中时，应该对开路相别、电流回路组别和对保护的影响进行分析，对可能误动的保护进行解除。对一次符合电流进行控制，防止开路位置电压过高的问题产生。当电流互感器具有较大的损坏时，应该对负荷进行转移，在对其进行检修时应该停电。在处理工作当中，应该对安全护具的佩戴情况进行严格检查，包括绝缘工具和绝缘手套等等，防止在处理中发生严重的安全事故。在对CT二次短路时应该重视短接线的合理设置，为开路点的检查奠定基础。通过观察短接中的火花状况，判断故障位置，及时对接触不良和元件松动等问题进行处理。
四、实例分析
（一）故障过程
在某变电站当中，其保护装置出现告警，主要是临铁8854流变C相无电流输出，经检查该位置出现了断裂问题。此外，流变二次端子的断裂现象，也出现在临采8853、2号主变802和临恒8855间隔当中。其故障情况如图1所示。
图1
（二）初步诊断
加强对变电站基建验收环节的有效控制，运用一次通流/采样试验对流变回路的各相各组进行诊断，母差流变回路和临铁8854开关保护通过了向量测试，电流异常状况并未出现在8854线路初期三相电流当中。对流变端箱子进行打开检查，部分积水存在于箱体内部，水滴和凝露等存在于顶部流变接线桩附近。此外，锈蚀问题也出现在接线桩和线头位置，积水在端子箱盖板位置未能及时排出。经过详细调查发现，由于该变电站所处区域经过连续降雨，雨水进入到端子箱内部当中【4】。与此同时，由于该地所处区域为重污染区中心，因此酸性物质会存在于雨水当中，导致氧化问题出现在接线柱当中。因此，连续降雨造成的积水和凝露问题和流变二次端子箱盖板设计问题、接线柱铜质不纯等，是导致积水无法排除和腐蚀现象的主要原因。
（三）试验分析
1.宏观检查
在对故障进行宏观检查的过程中，发现6mm为接线柱断裂位置到根部的距离，主要是由于压接导线的螺母出现较大的应力集中问题。绿色与白色腐蚀产物存在于接线柱外部当中，对其进行能谱分析。Zn氧化物是白色腐蚀产物的主要成分，Cu氧化物为绿色腐蚀产物的主要成分【5】。损伤问题出现在螺纹根部位置，主要是由于力矩过大引起。腐蚀现象出现在其损伤位置，主要是由于未能做好TA接线盒的密封工作，导致其受到空气和水分的影响，萌生应力腐蚀裂缝的增大，是导致其断裂的直接原因。
2.成分分析
与未发生失效的接线柱相比较而言，白色相含量在发生失效的接线柱中的含量较高，其具有较强的硬度。脆性断裂和解理断裂，是在该实现断裂接线柱中断口的主要形式。所以，失效断裂存在于接线柱当中，主要是由于热加工不合理引起脆性β’相存在而导致的。
3.断口分析
对未断裂的接线柱进行掰断处理，与发生失效断裂的接线柱形成对比分析。有效清洗人为破坏的接线柱断口和发生断裂的接线柱断口，在开展断口分析时采用扫描电子显微镜【6】。韧窝聚集性断口特征和韧性特征，是人为破坏断口的主要特征；解理断裂出现在发生失效断裂的断口当中，其中韧窝的数量不多，具有明显的脆性特征。断裂失效主要是由于腐蚀问题出现在螺纹损伤位置，应力腐蚀裂纹随着时间的推移而逐渐增大引起的。此外，接线柱的失效断裂还会由于脆性β’相较多而引发，这主要是因为在热处理加工当中存在诸多不合理之处。与此同时，接线柱的断裂往往也会由于铜含量不达标而引发【7】。
（四）技术改进
1.选用优质铜材
铜材的质量是影响设备运行性能的关键因素，选择性能较好的铜材，能够有效防止接线柱腐蚀与断裂问题的出现。在选择材料时，应该明确GB/T2314-2008《电力金具通用技术条件》中的相关内容，当电力金具是以铜合金作为主要原料时，应该确保其铜含量在80%以上【8】。当架空电力线路、电厂配电装置和变电站的额定电压超过35kV时，应该严格遵循上述标准对金具进行合理选择，防止由于质量不达标导致的断裂，从而引发严重的开路故障。因此，变电站在选择铜接线柱时，应该加强与生产厂家之间的联系，确保其生产中的铜含量符合国标要求。
2.优化端子箱盖板设计
技术处理应用于端子箱盖板四周当中，防止端子箱内部有雨水的进入。排水排气孔设置于拐角当中，其规格为φ17.5mm，通过该排水排气孔能够将其中的凝露和积水排出，保障内部具有良好的通风和干燥性，防止出现严重腐蚀问题【9】。其优化后的端子箱盖板如图2所示。
图2
（五）结果分析
对该变电站中的110kV GIS组合电器进行优化处理，运行三年内未出现流变二次回路的开路故障，主绝缘和相关运行指标中不存在异常问题。在改进流变二次回路时，应该严格以GB/T2314-2008《电力金具通用技术条件》为依据，实现对金具质量的有效控制【10】。同时，应该严格验收变电站的主设备附件，加强与生产厂家的交流，防止在设计和制作当中出现问题，导致腐蚀和断裂等问题的产生。将抽检试验应用于电气设备当中，防止在电力系统中运用不合格产品。
结语
110kV GIS组合电器中流变二次回路开路故障，是影响变电站运行的主要问题，不仅会导致设备运行受到影响，而且威胁工作人员的安全，严重时引发大面积的电力事故。因此，应该明确设备检修的方法与流程，同时对开路故障的影响因素进行分析与总结，降低故障发生的几率。另一方面，工作人员应该不断提升自身专业素养，防止由于人为操作失误引起的故障问题。
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论文作者:李春
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/14
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