论500kV变电站GIS设备的诊断及维护

论500kV变电站GIS设备的诊断及维护

张蔚元孙春平栾鹏谭业政

（国网山东省电力公司检修公司264000）

摘要：本文针对500kVGIS设备运行年久后,出现断路器操作机构渗漏油、隔离闸刀操作机构卡涩等故障,制定一套准确、完整的故障诊断与维护方案,全面诊断GIS设备的运行状态并提出相应的检修措施。

关键词：500kV；变电站；GIS设备；运行；检修

在日常工作中，具有GIS装置的变电站，对站内运行人员标准要求高，需要从事变电站的工作人员能够自始至终按照“保人身、保设备、保电网”来开展各项工作。GIS设备因其独特的优势而备受青睐并大量安装使用，但由市场监管力度不足导致产品质量良莠不齐，再加上产品材料工艺不同、现场安装环境的复杂性以及相关施工人员施工水平的差异，GIS设备也逐渐出现许多问题，大大小小的事故接连不断。GIS设备的检修周期相对较长以及检修难度较大等特点都将对电力系统安全稳定运行造成隐患。

一、500kV变电站GIS设备

GIS设备的核心元件是由开断装置、导电回路、绝缘结构和操动机构等构成的断路器，断路器在开断过程中会有电弧出现，但是由于GIS设备内部充满了SF6气体，因此电弧会马上熄灭，并产生对人体有害的气体。GIS设备中还有传动机构、接地与隔离开关、避雷针、出线套管和电流互感器等装置，断路器的主要作用是在GIS设备发生故障时迅速切断主电路，防止电流短路造成GIS设备外壳爆炸，电流互感器的主要作用是测量主回路的电流。

一、GIS设备常见故障

1.1SF6气体泄漏

这类故障通常发生在设备的密封面、焊接点和管路接头处，主要是由电气设备的材料和加工、装配、设计缺陷以及密封材料老化或破损造成。

1.2SF6气体微水超标

运行当中的断路器室SF6气体含水量太高引起的故障易造成绝缘子或其他绝缘件闪络。微水超标的原因主要是通过密封件渗入的水分进入到SF6气体中，由于水分子的渗透力极强，经过多年的运行，不断有水蒸气向内部渗透，导致气体中含水量上升。

1.3断路器故障

GIS断路器故障发生主要是由于断路器、隔离开关或接地开关等元件的气体击穿，还有动、静触头在合闸时的偏移，引起接触不良。

1.4内部放电故障

GIS内部放电故障较为典型的是电晕放电。由于外加电压上升达到气体绝缘击穿强度时，就容易发生电晕放电。发生电晕放电的原因主要是由于制作工艺等原因，GIS内部存在微小的异物、毛刺等缺陷导致绝缘强度下降所致。

1.5液压机构出现渗漏油或打压频繁等故障

液压机构渗漏油故障主要分为外部渗漏和内部渗漏两大类，液压机构发生外漏的主要是管接头松动、接头卡套损坏等造成。发生内漏的主要是液压机构的密封圈、垫片损坏老化、内部接头松动等造成。

二、GIS设备故障检查维护

2.1GIS设备检查项目

①GIS设备外观目视检查包括：GIS金属外壳及其连接件检查；开关操作机构外观及内部元件检查；现地控制柜外观及内部元器件检查；二次电缆及连接线外观检查；GIS设备接地连接等可以由目视检查出的部分检查。②气室SF6气体密度检查：检查GIS设备的气室SF6气体密度，可以判别气室的气密性。根据温度压力曲线检查气室压力应符合设备技术要求的额定压力。③气室SF6微水/压力/分解物含量测量，对各个气室的SF6气体进行微水含量检测。要求断路器气室不大于300ppm（v），其他气室不大于500ppm（v）；纯度应高于98%等。④GIS设备回路模拟试验即功能试验包括：隔离接地开关、快速接地开关现地手动/电动分合闸操作；断路器现地电动分合闸操作；开关、断路器的联锁闭锁试验；断路器防跳跃试验；故障报警信号检查；间隔加热器功能检查等。

2.2GIS设备维护项目

①断路器弹簧储能液压操作机构密封检查、控制元器件检查调整、储能效率检查、操作功能检查等。设备运行5年后还需进行以下检查：断路器操作次数检查；液压泵启动次数检查；碳刷检查（最小长度11mm）；传动元件，传动轴衬套检查；辅助开关位置指示器检查；功能测试，分闸线圈时间测量；功能测试，合闸线圈时间测量；一次合分操作后，储能时间的测量等。②隔离闸刀、接地闸刀操作机构控制元器件检查、机械传动元件检查调整等。维护过程需要进行以下检查：用手柄进行操作机构的机械功能试验（分—合操作）；检查马达的限位开关，手柄联锁装置以及位置指示器；测试中间和重点位置；测试手柄和终点位置的闭锁；目检电气连接（使用内窥镜）；操作机构的电气功能试验（分—合操作）；测量额定电压下的马达电流；检查碳刷；防凝露加热器的功能试验等。③现地控制柜控制元器件检查调整，维护过程需要进行以下检查：单元联锁及间隔间联锁检查；控制开关及辅助接点检查；断路器防跳回路检查；告警信号检查；断路器闭锁功能检查；合闸回路检查；监视继电器检查；控制电缆检查等。④密度监视器检查，密度继电器设于两级报警输出机构，继电器的报警值不可调。需使用专用的SF6气体密度继电器校验仪进行校验。⑤互感器与避雷器进行接线检查，接线端子盒密封情况检查。

四、GIS设备运维中的应注意的问题

①没有找到GIS设备故障的明确故障点之前，不能进行强行送电，特别是主变故障和母线故障要进行全面检查，在找到设备故障点并确定主设备没有受损之后才能进行送电。②GIS设备内部故障是很难从外观上找到故障点的，可以通过故障录波器显示的录波电流方向和保护动作报告找出设备故障点的位置。找到故障点之后，运行工作人员要检查防爆膜是否正常，所有气室的压力值是否正常，并通过观察窗和内窥镜来检查是否有粉末状的分解物。最后通过对SF6气体进行取样分析和解体检查来确认故障设备。③故障处理过程中，工作人员进行GIS设备现场解体时要戴好防毒面具，避免SF6气体中毒。④由于SF6气体有毒，不能向大气中排放，因此对GIS罐体解体时，应先回收SF6气体，解体检修过程中还要保证环境湿度不超过70%，确保解体重装后的GIS设备内SF6气体的含水率符合标准，解体重装时还要进行SF6气体的检漏试验和耐压试验，保证气体不会泄漏。GIS设备解体后要在一天内恢复重装。⑤加强对运行工作人员的集中培训，强化工作人员对GIS设备的故障分析能力，提高故障点确认速度和故障处理速度。⑥加强GIS设备的技术监督工作，由于GIS设备内部过热和放电都会导致SF6气体分解产生二氧化硫、硫化氢和粉末状的氟化物，因此，通过SF6气体的湿度测试，加强GIS设备的技术监督工作对GIS设备的运行维护具有重要意义。

结语

随着科学技术的进步，GIS设备诊断新技术、新方法不断涌现，如超声波法、特高频测试法已应用于GIS设备诊断。我们将在今后的工作中不断尝试和探索新技术、新方法的应用并积累经验，为GIS设备安全运行不断提供技术保障。

参考文献

[1]刘明武.电力GIS设备故障诊断方法的探析[J].内蒙古科技与经济，2013.

[2]姚智明.高压设备中SF6气体泄漏原因分析[J].科技信息，2012.

张蔚元（1989.12-），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学电气工程学士，助理工程师，单位：国网山东省电力公司检修公司，研究方向：变电站运行和维护