贾晓辉 孙朋朋
（国网河北省电力有限公司沧州供电分公司 河北省沧州市 061000）
摘要：GIS与传统敞开式电气设备相比具有可靠性高、检修周期长、结构紧凑占地面积小、安装施工周期短、对外界无干扰等优点，如今已越来越多地被应用于城市供电系统中。但是，由于其所有元件被封闭在金属壳体内，无法直接了解设备的运行状态，一旦发生故障，修复时间一般较长，对于进口GIS则需更长时间，因此导致的后果也很严重。本文将针对一起GIS刀闸异常问题进行分析，寻找解决问题的办法，并提出相应整改防范措施。
关键词：220kV；GIS刀闸异常；缺陷分析；应对措施
1.GIS 刀闸缺陷、故障类型
1.1 GIS 刀闸分、合闸不到位
GIS 组合电气设备中刀闸由于拐臂传动机构卡涩、松脱、断裂、分合闸缓冲器异常等原因导致刀闸实际未能达到倒闸操作所需目标状态。此时若闭锁功能未能有效闭锁，且操作人员未能及时发现问题，继续倒闸操作，有可能发生带负荷拉刀闸、带电合地刀（接地线）等事件。
1.2 GIS 刀闸气室气体异常
GIS 刀闸气室压力异常，未能正确发出报警，倒闸操作前未能及时发现；或者 SF6 气体中水分或分解产物含量超标，在操作过程中都可能因不满足绝缘要求而发生接地或相间短路。
1.3 GIS 刀闸控制回路异常
刀闸控制回路发生异常对设备发出错误操作指令，导致刀闸误分或误合。误分刀闸可能导致带负荷拉刀闸、误合刀闸有能造成带地刀（接地线）合刀闸。
2.GIS 刀闸缺陷操作风险防范要求
2.1 GIS 刀闸分、合闸不到位
①开展 GIS 刀闸、地刀机构机械位置标识设置工作，明确分、合闸对应的传动机构（拐臂）标志位。
②在操作票中，GIS 刀闸、地刀操作后，增加核对分、合闸对应传动机构（拐臂）标志位的检查项目，如有异常，立即暂停操作，由检修人员处理。
③操作 GIS 刀闸后，严格按照“七步法”检查刀闸分、合闸状态。“七步法”即：检查分、合刀闸前、后母联开关的电流；检查分、合刀闸前、后母差保护小差电流及刀闸变位正确；检查监控系统报文；检查监控系统刀闸位置指示；检查机构箱观察窗分合闸指示牌；检查刀闸传动机构连杆分合闸位置划线；检查开关汇控柜刀闸位置指示灯。
④倒闸操作时增加1名观察人，重点观察刀闸、地刀分（合）闸指示牌变位和拐臂动作情况，留意机构是否有异响，如有异常，立即暂停操作，由检修人员处理。
⑤2 年内未操作过的 GIS 刀闸，在操作前应做好设备故障应急预案，必要时安排检修、继保人员到场，做好应急准备。
⑥3 年及以上未操作过的 GIS 刀闸、地刀，组织开展状态评价，评价状态良好后才能进行倒闸操作。
⑦设备大修梳理并实施工作完成前，220kV 及以上所有GIS 刀闸、220kV 变电站 110kV 侧母线侧 GIS 刀闸的操作在现场汇控柜内完成（不能在后台遥控操作）。
2.2 GIS 刀闸气室气体异常
①专业班组按厂家维护说明书及定检预试要求的周期定期开展 SF6 气体试验，及时发现微水或气体分解物超标等异常现象；有条件的单位，可选取关键、重要站点，采用气体在线监测技术，将大大提高 GIS 设备的运行可靠性。
②定期检查 SF6 压力，在未按厂家要求开展检修前，每周检查 GIS各气室压力，确保压力不低于报警压力，同一温度下（即通过温度 -SF6 压力曲线表换算）相邻两次压力表读数差值大于0.02MPa，应通知检修人员进行排查。
③操作前检查SF6压力表指示正常，后台无异常报警。
2.3 GIS 刀闸控制回路异常
①操作前检查将要控制的GIS刀闸间隔无异常光字牌，分合闸指示正常（后台、汇控柜等电气指示正常），测控装置无异常报警。
②GIS 刀闸电机电源、控制电源在正常状态下退出、操作前投入，操作完毕后退出。
③工作间隔内，一经合闸即可送电至检修设备的刀闸电机电源须在刀闸机构箱内退出刀闸电机电源。工作间隔外，在一经合闸即可送电至检修设备的刀闸电机电源须在汇控柜内退出刀闸电机电源。
3.案例分析
某电站 220kV 南征线 208开关计划进行预试定检工作，在由“冷备用”转“检修”的操作过程中，由于208 开关母线闸刀 2081 B，C 2 相未拉开，当合上208开关母线侧20829接地刀闸后，该站220kV 1M母差保护动作（B，C相对地短路），导致220kV 1M失压，跳开220kV母联210开关及 1 号主变 211 开关；1 144 ms 后 220kV 2M 母差保护动作，造成220kV 2M失压、跳开征兴Ⅱ回路204等开关，最终导致220kV 1M，2M母失压，1 号主变停运，对应 110kV 1M 母线失压。故障 GIS间隔布置如图1所示。
3.1原因调查
根据故障情况，组织对故障间隔的 2081，2082 刀闸进行了解体检查，同时对同型号的 2111刀闸的传动机构及密封情况也进行了解体检查。结果发现造成本次事故的主要原因是220kV 2081刀闸连接机构因密封不良进水，引起刀闸机构轴封、传动轴及齿轮等锈蚀严重而产生卡涩，导致A，B相连接机构尼龙齿轮无法承载负荷扭矩而断裂，致使B，C相刀闸分闸行程不够，未完全分开，如图2所示。当合上20829接地刀闸时，220kV 1M母线直接接地，母差保护动作跳开220kV 1M母线。同时，由于 2082 刀闸与 20829 地刀在同一气室，金属性故障短路电流的拉弧作用使该气室内 SF6气体电离分解，绝缘强度降低，发展成为 220kV 2M B，C 相对地短路，导致 220kV 2M 也跳闸。这是一起因设备质量问题而造成的带电合地刀恶性误操作事故，暴露出以下3个问题：
①该型 GIS设备操作机构密封设计、选材及工艺存在严重质量问题，易进水而引起传动机构轴封、齿轮等位置锈蚀而产生卡涩，进而导致刀闸分闸不到位；
②尼龙齿轮的强度不够，设计选材不当；
③封闭设计导致运行巡视时无法及时发现刀闸机构密封部分的锈蚀情况。
3.2检修整改措施
该单位与制造厂联合重新设计 GIS 刀闸传动机构，并制作样品。刀闸本体采用齿轮传动，齿轮组合密封在齿轮防护罩内部。齿轮防护罩与刀闸本体间、齿轮防护罩与其顶盖间，均采用密封圈密封结构，齿轮防护罩与传动轴间采用轴动密封结构。改进后的齿轮防护罩密封结构刀闸每相传动箱为独立结构，传动箱之间采用连杆联接。传动结构简单可靠，传动连杆裸露在外，可直接观察传动性能；传动轴采用不锈钢材质，绝缘夹套采用夹板式连接结构。
结 语：
GIS刀闸作为变电站不可或缺的改变系统运行方式及检修隔离的重要设备，其运行状况直接影响倒闸操作的安全，对保证电网的安全稳定运行极其重要。通过对此次事故的分析，提出了改进措施。该GIS刀闸操作机构按新设计整改后，刀闸机构未出现因密封不良进水的现象，轴封、传动轴及齿轮等性能良好，有较好的推广应用价值。
参考文献：
[1]易 慧，黄小彬，陈锦祥.220kV?GIS刀闸异常缺陷分析及应对措施[J].电力安全技术，2016.
[2]马清.变电站 GIS 刀闸操作风险及控制措施的分析探讨[J].电子测试，2019.
论文作者:贾晓辉,孙朋朋
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/29
标签：操作论文; 机构论文; 齿轮论文; 异常论文; 母线论文; 设备论文; 防护罩论文; 《云南电业》2019年6期论文;