某110kV变电站GIS设备的故障和处理研究

某110kV变电站GIS设备的故障和处理研究

荆哲李新华

（湖北工业大学武汉430068）

摘要：在110kV变电站中，GIS设备属于一项重要设备，对于变电站的运行起着重要的支撑性作用，一旦出现故障，其影响十分严重。本文主要从某110kV变电站2号主变110kV侧1201GIS断路器设备进行分、合遥控测试发生爆炸，通过此次事件的研究，分析了导致GIS设备故障出现的原因以及具体的解决方式，目的在于使110kV变电站运行效率与效果能够得到进一步提高与改善，从而在保证电力系统顺利运行的前提下，为用户带来更好的用电体验。

关键词：110kV变电站；GIS设备；故障；处理

前言：保证电力系统运行的稳定性、可靠性以及安全性是电力领域发展的主要方向，对于110kV变电站而言同样如此。作为110kV变电站的一项重要设备，GIS设备出现故障的几率较大，同时故障的类型也存在很多种。针对故障提出具体的处理措施是保证变电站运行稳定性、可靠性与安全性的基础，因此有必要对其进行深入分析。

1GIS设备概述

1.1GIS设备概念

GIS（GasInsulatedSwitchgear）设备又称气体绝缘开关设备，在变电站的运行过程中占据着重要地位。变电站设备存在很多种，其中变压器、断路器、接地开关以及各种线路都属于重要组成部分，上述设备的组合相对混乱，为提高变电站管理的有效性以及便利性，GIS将除变压器以外的所有设备综合到一起，形成了一个整体的，最终被称为GIS设备。电力工程中实际GIS设备图即设备的组成图如下[1]：

图1GIS设备组成图

表1不同电压变电站GIS设备的占地面积

通过表1可以看出，相对于常规设备而言，GIS设备在占地面积方面明显缩小，这对于变电站体积的缩小能够起到决定性的作用，同时也就能够为变电站的建立带来更大的便利。

其次，GIS设备具有可靠性高的特点，由于这一设备中的所有设备都会在SF6气体中封闭，而这一气体在绝缘性质性质方面具有极大的优越性，因此相对于常规设备而言，其出现问题的几率会大大缩小，这对于设备可靠性的保证具有重要价值[3]。

最后，GIS设备将除变压器外的所有变电站设备整合成为了一个整体，为维护过程的实现提供了便利。传统的维护过程需要从各个设备入手逐一的实现，通过整合，设备的维护效率得到了极大程度的提高。

2某110kV变电站GIS设备故障类型及产生原因

2016年8月03日，下午14时，宁夏省某地调控单位人员对某110kV变电站运行2号主变110kV侧1201GIS断路器设备进行分、合遥控测试。测试前，经过运行人员现场检查设备外观良好、SF6气体压力属于正常范围，汇报后，调控单位断开2号主变110kV侧1201GIS断路器设备，2号主变110kV侧1201GIS断路器设备突然发生爆炸。该事故未造成人员伤亡，碎片沿碟簧储能轴向运动方向飞溅，最远距离达15m，使得旁边的2号主变严重受损，110kVII段全停，2号主变全停，周围厂矿企业发生停电，损失过亿。图如下[2]：

图2GIS机构爆炸现场

文章本部分重点对此次故障类型及产生原因进行了详细的分析。

2.1设备本身故障及产生原因

2.1.1设备电动合闸失灵引起的故障

110kV变电站GIS设备故障类型分为很多种，其中设备本身的故障往往属于操作故障较为常见。主要以电动合闸失灵为主要表现形式，针对这一部分故障，其解决方法需要围绕设备本身来完成，相对而言，其解决过程相对简单。除此之外，由于操作不当而导致的大面积停电的故障也属于常见故障的一种，其对于电力用户正常用电会产生十分严重的不良影响。

2.1.2设备液压结构内部安装工艺引起的故障

断路器液压机构内部元件安装工艺质量存在问题，设备运行过一段时间后，断路器操作机构传动轴在正常工作过程中受到了磨损、其他非正常力的干扰，导致机构传动轴断裂，遇到倒闸操作时设备传动轴卡涩，引起爆炸。

2.2特殊故障及产生原因

2.2.1SF6气体泄漏引起的故障

110kV变电站GIS设备中存在SF6气体，作为一种惰性气体，其主要作用在于实现绝缘，从而将变电站的设备笼罩其中，以保证各设备运行的安全性，可见这一气体存在的重要性。一旦受种种原因影响导致SF6气体出现泄漏，SF6气体压力表长期受西北风沙恶略天气的影响，造成压力表针卡涩，表值外观虽然良好，其实故障已经产生。由此所产生的故障属于特殊故障类型，其解决过程相对困难。应按一定周期对GIS设备的SF6气体是否存在泄漏的状况利用相应的仪器进行检测，具体仪器如下[3｝：

图3SF6气体泄漏红外检漏仪

由SF6气体泄漏所导致的故障存在多种表现形式：

首先，这一气体具有一定的危险性，一旦通过呼吸进入到人类身体当中，会造成头晕以及窒息等一系列症状，严重时甚至会导致死亡。

其次，气体的泄露会导致外界空气进入到设备当中，进而将大量水分带入到SF6气体中。作为一种导电物质，气体中的水分一旦增加，其绝缘性能必定会受到影响而减弱，在这样的环境下，GIS设备很容易出现局部放电的问题。

2.2.2GIS设备元件故障

GIS设备元件故障主要体现在隔离开关故障与盆形绝缘子故障两种。前者主要体现在开关失灵方面，而闪络与破裂则是后者的主要表现形式。对GIS设备元件故障的解决需要找准问题出现的原因，继而从根源处解决问题，这样才能使故障得以消除[5]。

3110kV变电站GIS设备故障处理方式

针对导致某110kV变电站GIS设备爆炸出现的原因，笔者主要提出了如下处理策略：

3.1设备本身故障的处理方式

3.1.1设备电动合闸失灵引起的故障

由操作问题所带来的设备本身的故障其解决方式较为简单，以电动合闸失灵为例，在对这一故障进行解决的过程中，首先需要对闸体进行观察，找出合闸失灵的原因，如存在线路断开的问题，则需要对线路进行重新连接便能够使问题得到解决，如存在其他方面的问题，也需要提出针对性的解决方法。

3.1.2设备液压结构内部安装工艺引起的故障

针对断路器液压机构内部元件安装工艺质量存在问题，设备管理部门在今后的新设备调试中，对新设备验收时加强检查和检验。在新设备投运过程时，严格现场管理，相关人员远离新带电设备，防止新设备发生意外。在设备运行过程中，进行GIS设备倒闸操作时，断合开关已遥控操作为主。

3.2特殊故障的处理方式

3.2.1SF6气体泄漏故障处理方式

针对由SF6气体泄漏引起的故障的处理首先需要解决气体泄漏的问题，为使气体能够得到有效的控制，可以应用气体密度控制器以及气体报警装置来实现，如下图[5][6]：

图5SF6气体密度控制器

上述两种器械的应用能够有效的避免由SF6气体泄漏所导致的故障的发生，如故障已经发生，则需要首先打开室内底部的通风口实现通风，使气体能够被排到外部，从而使工作人员的安全能够得到有效的保证。在这一过程中，对气体排放实践的控制十分重要，一定要保证室内已经具备足够多的氧气，才能使工作人员进入，否则同样会导致工作人员出现安全问题。

另外，针对GIS设备元件出现的问题，则需要通过对元件进行维修的方式进行解决。以电压互感器回路中出现的断线故障为例，解决这一问题的前提在于查明断线的原因，对此，需要对熔断器进行观察，如发现其已经出现了熔断的现象，则需要对其进行及时的处理，并将其更换为新的设备。除此之外，还要对线路以及接头等位置进行检查，如发现问题需要及时处理，如不存在问题，则可以完成最终的故障处理工作。

最后，盆形绝缘子故障的出现于其耐压时间存在联系，因此为降低其故障出现的几率，在购买过程中便需要对其耐压时间进行考察，将其控制在10000小时以上，这样才能为GIS设备的良好运行奠定更加坚实的基础。

结论：

110kV变电站的运行需要GIS设备的支持，这一设备通过将除变压器以外的所有设备的综合，形成了一个整体的设备，即方面的管理，同时也缩小了变电站的占地面积，但需要注意的是，GIS设备出现故障的情况也是十分常见的，针对这一问题，必须找出不同故障出现的不同原因，针对常见以及特殊故障分别实施不同的处理方法，这样才能从根本上为电力系统的顺利运行提供保证。

参考文献：

[1]李帅.一起变电站内110kVGIS设备电流互感器变比偏差缺陷处理及分析[J].电子技术与软件工程，2014，22：127-128.

[2]张小瑄.110kV变电站GIS设备的故障和处理方式探索[J].电子技术与软件工程，2014，22：157+255.

[3]黎颖.气体绝缘金属封闭开关设备状态监测技术及其应用研究[D].华南理工大学，2013.

[4]商哲.深圳110kV及以上变电站GIS局部放电在线监测系统的应用研究[D].华南理工大学，2013.

[5]梁高源.内蒙古地区发电厂、变电站地网设计及应用新材料施工改造的研究[D].华北电力大学，2014.

[6]张学敏.110kV变电站电源备自投装置缺陷分析及对策[A].云南电网有限责任公司、云南省电机工程学会：，2015：3.