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摘要：500kVGIS设备本身就有故障率低、可靠性高以及维护量比较小的特点，因此在电力系统的发电、输电以及配电过程中大量使用，同时也是非常关键的设备。但是随着设备运行时间的不断增加，各种各样的故障也随之出现。GIS设备对于500kV变电站来说非常重要，如果该设备出现问题将会引起非常严重的问题。在本文当中为我们针对GIS设备的基本构造进行了研究，同时分析了GIS设备运行过程中电流互感器以及断路器容易出现的问题，同时有针对性的提出了解决措施，确保GIS设备在运行过程中的稳定性，希望能够通过本文的叙述确保500kVGIS设备安全稳定的运行。
关键词：500kV；GIS设备；诊断；故障处理
在整个变电站的运行过程中,GIS设备的作用举足轻重，对于变电站的运行而言十分重要，而且GIS设备的质量直接对500kV的变电站运行产生影响，因此，对于500kVGIS设备份诊断故障以及正常操作和维护都是电力工作人员所需要关注的工作内容。
一、GIS设备的基本简介
GIS设备是六氟化硫全密闭型组合电器的简称，它属于气体绝缘金属封闭的开关装置。装置中局部区域带电,该类型的区域外壳用到的材料是金属材料，不锈钢与铝合金是常用的材料；在该装置当中装有六氟化硫气体,该气体的灭弧能力非常优秀，同时绝缘性也很好，典型GIS设备结构外形图如图1所示。该装置常用的结构有：电流互感器、隔离开关、设备汇控柜、断路器、连接件、以及出线设备等。通常开断断路器的过程中会出现一定量的电弧，但是因为GIS装置罐体充满了六氟化硫气体,所以电弧会被即时熄灭，之后六氟化硫气体在GIS设备内被分解为其它气体,分解的气体对人体有害。因此，在断路器罐体中我们应该添加一些吸附剂。而GIS设备中的电流互感器作用是测量主回路内的电流，这些构件都是GIS设备当中不可缺少的构件,也是确保设备稳定、安全运行的保障。
图1典型设备外形图
二、500kVGIS设备当中常见的故障类型
2.1六氟化硫气体泄漏
在整个500kVGIS设备的运行当中，因为六氟化硫气体的可靠性比较高，维护量小，所以在发电厂以及变电站当中被广泛的应用。但是随着设备运行时间的延长，该气体也会出现这样或者是那样的故障。其中，六氟化硫气体的泄漏故障比较常见，GIS设备当中的密闭处以及各气室的焊接点是主要的泄漏点。而出现泄露的原因是因为密闭材料的老化与破损，或者是在进行设计、组装以及加工过程中存在缺陷导致的。
2.2六氟化硫气体的微水超标
GIS设备当中的断路器灭弧室中，随着SF6气体浓度的不断增高，也会导致绝缘子的沿面出现放电。而出现含水量超标的原因是密闭件失效导致SF6气体中进入了水分，而且水分本身的渗透力比较强，因此随着运行年限的不断增加，水蒸气会进入到内部，导致设备内部的气体含水量也增加，进而导致介电的强度下降。此外，另一种情况就是GIS设备本身的气体泄漏现象，导致气室内的压力下降到报警值，在进行补气的管路当中有渗漏的情况，进而导致GIS气室中的水分超出标准值，随之GIS设备内部的SF6气体水分超标。
2.3设备中的断路器故障
在GIS设备正常运行时，断路器很有可能会出现合闸动作与分闸动作无法完成的故障。而导致合闸动作无法完成的原因主要是以下几个方面：第一，电源停止给断路器合闸供电；第二，受控制回路的影响；第三，断路器的弹簧机构内没有足够的存储能量，供应合闸所需电能；第四，六氟化硫气体的压力下降，导致开关出现了闭锁状态。
导致分闸动作无法完成的原因主要是：第一，电源中断对分闸的电能供应；第二，控制回路当中出现了故障；第三，断路器内部的部分接点在转换过程中出现接触不良或者是转换不良的情况；第四，六氟化硫压力出现下降，达到一定标准就导致开关出现闭锁情况。
2.4 GIS设备内部出现放电故障
电晕放电在GIS设备内部是最为常见的故障，出现在设备气室内的电场强度上升到可以击穿绝缘时。而故障出现的主要原因是在设备安装、制作的过程中，GIS设备的内部被微小的异物附着，或者是有毛刺等其它缺陷，进而导致设备内部的电场出现急剧变化，导致设备的绝缘强度下降。
2.5液压机构中出现渗漏油以及频繁打压的故障
液压机构出现渗漏油的故障类型主要是内部漏油和外部漏油两种，液压机构出现漏油的原因是连接管接头处松动或者是接头卡套被损坏。而内部出现漏油的原因是液压机构的密封圈、垫片出现损坏或者是老化等。
三、GIS设备故障诊断与维护
3.1 检查GIS设备的项目
（1）针对GIS设备的外观进行巡视检查：检查GIS设备的金属外壳以及连接配件；检查开关的操作机构外观与内部元件；检测现场的控制柜外观和柜内的元件；检查现场的控制电缆和连线；检查GIS设备的接地连接。
（2）检查气室内SF6的气体密度：根据GIS设备内气室气体的密度，对气密性进行判别；根据气室内的温度压力曲线变化确认气室压力是否符合设备技术要求，气室SF6微水／压力／分解物含量测量，确保断路器气室内≤300ppm（v），其它气室≤500ppm（v）；纯度在98%以上等。
3.2 维护GIS设备的项目
（1）检查断路器弹簧储能液压操作机构的密封性、调整控制元件、检查设备效率和功能效率。在设备运行三年之后，对设备的开关位置指示器进行检查、进行功能测试，测量合闸线圈的时间。
（2）调整现场的控制柜控制元器件：检查各装置的联锁、开关的辅助接点、检查断路器合闸回路以及继电器的监视回路，检查控制电缆。
（3）对设备进行密度监视，不可调整继电器的报警值，需要采用专业的SF6气体校验装置对继电器的气体密度进行校验。
3.3 GIS设备诊断结果
我们结合某变电站500kVGIS设备的接线特点，借助GIS设备中用到的故障检查、观察、寻找、诊断、调整以及修理等手段，对GIS的设备运行状态气室内SF6微水/压力/分解物的含量进行分析和检测，通过测量SF6气体中微水含量、气体分解物S02/H2S含量、SF6的气体纯度数据分析结果如表1，指标的各项数据均满足技术要求。表明500kVGIS设备的内部没有电晕和闪络等放电现象导致的气体分解物含量超标和上升，进而可以断定GIS设备的内部绝缘状态为良好。
表1 500kVGIS设备内SF6微水/压力/分解物含量的测量结果
四、处理500kVGIS设备故障的相关操作
4.1加强对设备的绝缘性和操作性维护
重视对SF6气体的相关参数的分析和测试，确保所有的技术指标达标，这样才能够保证设备的绝缘性。所以想要避免500kVGIS设备内部出现电晕以及闪络情况，必须要确保因此出现的分解物含量不超标，进而才能够保证GIS设备的内部绝缘性能良好。首先，要保证对设备的操作机构是完整的，能够满足设备的操作功率要求；其次，保证设备内的液压油符合标准，不出现发暗以及浑浊的情况，同时要保证各种操作机构以及断路器的性能与设备运行的要求相符；最后，对所有的开关进行性能预防性实验，进而保证开关处于最佳的工作状态。
4.2重视设备内部气体密封性以及现场控制柜的维护
根据设备气室内部之前的充气记录，对气室进行现场气密性测试，进而判断设备本身的密闭性能。一定要保证设备内部的密闭性良好，同时有针对性的结合测试结果对设备进行优化和完善，进而提升GIS设备的气密性。
除了确保设备内部的气体密闭性，还需要保证现场的控制柜完整无损。确保控制柜的所有元器件完好，同时加强对元件性能的测试，与实际情况进行结合处理。比如，设备中出现不合格的密度继电器需要及时的进行更换。此外，对于设备的维护职责进行落实和监督，提高对设备的诊断与维护效果。
4.3对GIS设备加强日常维护、监测以及检修
通常是在GIS设备投入运行的第一年容易出现故障，所以在GIS设备投入运行之后，需要加强对设备的日常管理以及维护，同时重视设备的检修工作。在设备日常巡视的过程中，我们需要严格的监测设备关键位置元器件的指示器、液压、储能装置及各附件进行检查，同时对于GIS设备中的信号灯、指示灯以及压力表和密度计都需要进行检查，确保其运行正常。此外还需要查看GIS设备当中是否出现漏油、发热以及漏气的情况，我们可以采用在线监测装置来对GIS现场的设备进行情况进行有效的监测，通过局部检测对设备进行故障诊断，及时的排出故障。而对于一直处于运行当中的GIS设备，以三年为期进行一次小的检修，主要检修的设备是压力表和密度继电器、其次是进行断路器分合闸电磁铁的动作电压、断路器传动试验、辅助回路和控制回路交流耐压试验、断路器导电回路电阻的测试；同时对设备内不牢固的零件、SF6气体、液压油以及吸附剂等进行更换，通过以上方法来掌握设备的健康状况。
4.4针对GIS设备中断路器的故障处理
4.4.1处理电源
如果没有足够的电量支持，断路器的分闸与合闸动作均无法完成。如果断路器出现工作异常的情况，现场的工作人员首先应该检测断路器的电源，确认电源的状态是否是被断开，此外检测二次熔断器的当前情况，查看熔断器是否出现熔断问题。如果确认电源回路的状态是断开，那么需要对其进行试合；若是熔断器出现了问题，那么需要及时更换，同时对汇控柜内的各个控制开关及控制回路进行检测。
4.4.2处理断路器控制回路故障
首先需要对控制回路中易出现故障的位置进行检查，确认断路器的故障原因是否是因控制回路而起。如果是因为断路器的分闸动作无法进行导致的故障，那么就需要检查分闸线圈以及断路器的控制把手等问题，在确认没有问题之后，邀请专业的工作人员对控制回路进行检查。而故障类型如果是因合闸无法完成导致的，那么需要专业人员对二次回路进行检查。
4.4.3处理六氟化硫压力下降或已经泄漏的故障问题
一旦GIS设备中的六氟化硫气体的压力下降到报警值,那么表示SF6气体泄漏，维修人员需要将新的六氟化硫气体及时的补充到设备当中。填充气体后记录气体的密度变化，如果是气体密度以0.01兆帕/年的速度下降，那么就需要用到检漏仪器检测泄漏点，对于坏掉的密封件和零件进行更换。如果是因为设备内的气体浓度低，无法对断路器的分合闸工作起到支持作用，那么就需要维修人员中断电源，进而锁定操动机构，标记出不能手动操作的机构，然后根据相关调度部门的命令对故障开关进行隔离，同时邀请专业的技术人员对现场进行检修。
五、结束语
与其它设备相比，GIS设备本身具有较强的稳定性，但是出现故障时也需要很长时间来进行检修。和常规设备相比，检修的范围也比较广，因此会带来经济损失。而未来提升GIS设备本身的安全性与稳定性，我们需要对检修计划进行完善，同时对设备进行日常的检测和试验，避免故障的发生。而且随着技术的进步，各种新的工艺和技术被应用到GIS设备当中，所以设备本身的性能也开始不断的完善，能够保证电力系统运行的稳定性与可靠性。
参考文献
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论文作者:王关富
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：设备论文; 气体论文; 断路器论文; 故障论文; 回路论文; 分解论文; 变电站论文; 《电力设备》2018年第2期论文;