摘要：随着现代远程传输活动的发展，变电站的数量不断增加。为了保证变电站设备运行的安全和质量、减少维护工作量,GIS高压组合开关设备已经成为110kV及以上变电站的主流配置。然而，出于安全原因，大多数GIS高压设备的绝缘及导电体均被密封在金属外壳中。一旦发生故障，很难发现和定位故障点，这成为减少变电站电气设备故障处理时间和平均运行时间的关键。因此，分析变电站GIS设备的常见故障处理和技术具有明显的现实意义。
关键词：变电站；GIS设备；耐压局放；问题处理与预防
1放电故障分析
变电站GIS设备放电现象的主要原因是内部绝缘材料存在缺陷。这些缺陷大多是由于原材料和加工工艺选择不当造成的。例如，在绝缘体的铸造过程中会产生气泡和孔洞，这很容易在高电场作用下导致放电现象。此外，在GIS设备的密封过程中，没有注意处理碎片的清洁。金属碎片长期存在于设备中，这将大大增加放电现象发生的可能性。从变电站设备运行的角度来看，在稳定的工作环境中，GIS设备的绝缘系统不会被破坏。大多数放电现象发生在不稳定的电压环境中。在外部接地、短路或操作冲击电压的影响下，过电压引起的GIS绝缘设备薄弱环节击穿是最常见的放电故障形式。同时，GIS设备绝缘老化也是故障现象的重要原因。由于GIS设备长期处于高温强磁场环境中，其绝缘器件容易出现疲劳现象。在外部冲击电压的作用下，也容易出现放电故障。
2变电站GIS设备耐压局放问题的处理依据
GIS设备是一种高度集成的电器，集成了连接、控制、测量和保护功能。近年来，它以其耐火性强、安全性和可靠性高、占地面积小、便于日常维护等优点在变电站中得到广泛应用。然而，由于内部局部放电问题容易发生，导致老化、吸湿和部件局部缺陷等多重故障，耐压局部放电问题不仅是GIS设备绝缘劣化的症状和表现，也是绝缘进一步劣化的主要原因。当GIS设备发生绝缘故障时，会导致严重后果，对GIS进行耐压局放检测对于及早发现其内部的绝缘缺陷具有重要的意义，可以为采取有效措施控制争取时间，保证GIS设备的运行可靠性，同时完善耐压试验自身存在的缺陷，及时发现GIS制造和安装工艺的“清洁度”，并在此基础上确定故障位置，针对性的进行处理。
目前，GIS设备耐压局部放电问题主要依靠超声波、脉冲电流、高超频等检测方法来实现定位。超声波检测方法是将传感器直接添加到GIS设备外壳中，并在移动手持传感器的过程中发现耐压局部放电故障。它主要是基于GIS设备耐压局部放电问题产生的振动和声音，传感器捕获其信号。在这个阶段，这种方法相对成熟，但是因为六氟化硫气体中的声音传输速率只有每秒140米左右，并且高频部分会迅速衰减，所以它具有很强的抗磁干扰能力，然而，复杂信号模式的缺点不容忽视。脉冲电流检测也称为耦合电容法。当GIS设备存在耐压局部放电问题时，主要是通过将电容电极耦合应用到GIS设备的外壳上，并使用它来检测导体芯上的电压变化。因此，它具有结构简单、易于实现的优点。然而，在现场操作期间，耐受电压局部放电产生的信号将与现场无法控制的各种噪声混合，使得识别更加困难。因此，它在实际应用过程中仍然受到很大的阻碍；高超频检测即通过对高超频段内某频段进行局部放电信号传感，并通过架空线与变电站母线上的电晕放电等形式实现300MHz频段以上的抗干扰，GIS设备的同轴结构形成良好的波导，GIS设备中局部放电产生的超高频电磁波可以有效传播。因此，该方法消除了传统电气测试方法中的困难电力系统干扰环节，提高了耐压局部放电检测的信噪比。通过对三种检测方法的阐述，可以发现高超频检测方法更适合需要长期连续监测的设备，脉冲电流检测更适合实验室检测。超声波检测更适合现场检测。具体应用应根据变电站GIS设备的实际应用来选择。
3 GIS设备耐压局放的处理办法
处理变电站GIS设备耐压局部放电问题通常采用以下方法:加强设备外包材料的选择和质量控制；在生产过程中，必须确保高度清洁，以防止灰尘颗粒进入设备。设备组装好后，必须通过工厂压力测试才能离开工厂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆应严格控制安装过程，并遵循设备安装流程,接收单位应派人监造关键工序及出厂试验,完善技术监督环节。在设备在运输或安装过程中避免发生碰撞、划伤等事故；设备现场组装后，应在投入使用前进行压力测试。现场安装应确保GIS设备内部清洁，气室密封面应密封良好；加强设备运行中的日常检查、预警和定期维护工作。
4 GIS设备耐压局放的预防和处理措施
由于GIS设备强调高度密闭性，设备内部的气体容易产生各种异物，不便于维护，因此GIS设备在选材、制造、安装和调试过程中应该有严格的质量控制。在运输过程中，碰撞、振动和其他原因可能会对GIS设备的内部部件造成不同程度的损坏。运输到现场后，安装时可能发生在设备内部留下异物、安装不当、电极表面处理不干净、残留毛刺、表面划痕等问题。以上问题均可能导致GIS设备绝缘击穿事故。为了避免这些情况的发生，运输、安装等过程要严格按照相关标准及工序开展。
针对耐压击穿放电，生产阶段要特别注意绝缘件的品质，特别重要的元件要做特殊加工，以防出现同类质量问题。同时也要重点关注生产环境、安装现场清洁度、装配材料清洁度等。
设备出厂前，检验人员应对设备进行检验，并且保证设备的质量。如果发现问题应及时查找原因，并确定没有问题之后才能合格出厂。设备在变电站安装以后，还要进行现场耐压交接试验。根据数据显示，GIS事故有2/3都发生在没有进行耐压试验的设备上，北美地区的调查报告认为，GIS运行后头一年的事故率为4次/年，一年以后为0.1次/年，所以设备运行之前进行耐压试验是非常有必要的。特别是在运行的第一年，工作人员应加强巡视检查，特别注意隔离开关(根据变电站运行数据统计，隔离开关故障率最高)，并注意气室气压值的变化，以检查其是否完全密封，是否有任何特殊气味、声音、湿气等现象。如果发现上述现象，应迅速检查和修理相应的零件或区域，以避免重大事故。
5 GIS设备质量保证措施
为了确保GIS设备的安全性和可靠性，必须严格控制产品质量。GIS设备可以通过以下措施确保其质量:注重技术管理，制定一系列标准化流程，如设备管理和维护；聘请相关技术专家对有问题但供应商无法自行解决的现场进行维护和指导，使供应商能够进一步了解事故的原因和处理方法，避免事故重复发生。增强员工的责任感和安全感，坚持离开工厂的每一部分都是合格的；应对重大事故或缺陷进行频繁的技术交流，多个人员和事故方应制定有效可行的安全措施和实施策略，确保安全第一。安装设备之前，应考虑设备占用面积的大小。为了满足未来维护和日常维护的需要，应该保留一定的余量。还应注意未来耐压试验的安全范围。应定期维护设备，定期清理和检查设备安装中存在的质量问题，消除各种事故的原因。维护期间，如果需要打开气室，检修人员应按环保及防护要求穿戴防护服及面罩,使用专用回收装置回收SF6气体后用氮气冲洗，并同时确保室内通风，以保障人身安全。
结束语
综上所述，变电站在我国供电系统中发挥着重要作用，GIS设备是变电站的重要组成部分。耐压局部放电问题的发生将直接影响110 kV及以上变电站的功能。因此，弄清变电站GIS设备耐电压局部放电问题的原因并有效应对，是电力工业发展和提高电网安全可靠性的必然选择。
参考文献
[1]陈玉全变电站GIS设备运行维护[J].自动化应用，2011，11：.58-60.
[2]刘侠.GIS设备安装调试技术在500kV变电站电气施工中的应用研究[J].通讯世界，2014，8：68-69.
[3]徐节，刘玮，张建德，等.十堰变电站220kV GIS设备管母支撑角钢运行情况分析[J].湖北电力，2014，8：23-26.
[4]张炜，杨明，李峰，等.地下变电站GIS设备交流耐压试验研究[J].华东电力，2009，11：1912-1914.
论文作者:张磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/11
标签：设备论文; 变电站论文; 耐压论文; 局部论文; 故障论文; 过程中论文; 事故论文; 《电力设备》2018年第18期论文;