变电站 GIS设备的故障诊断与维护

变电站 GIS设备的故障诊断与维护

王友权

宿迁供电公司 ,江苏省宿迁市 223800

摘 要：变电站中随着GIS设备的大量应用，其故障诊断与检修水平将决定变电站的运行水平和质量。一旦某些设备出现了故障问题，那么就会影响到变电站的安全运行。因此，在电网建设推进的大背景下，做好变电站GIS设备的故障检修非常重要。为此，本文从实践出发总结了一些GIS设备的常见故障，探讨了这些故障产生的原因，并就此分享了一些故障检修方法，重点探讨了断路器和互感设备的检修问题，希望可以借此为从业者提供参考，促进变电检修工作水平不断提升。

关键词：500KV；变电站；GIS设备；故障诊断；维护

导言

在电力系统中，GIS设备主要是指sF6封闭式组合电器，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、接地开关、母线、电缆终端、进出线套管等元件进行优化设计，按电气主接线的要求，依次连接组合成一个有序的整体。因此GIS设备对于电力系统的正常运行具有十分重要的意义。

1.GIS设备

GIS设备全称为：气体绝缘全封闭组合电器，顾名思义此类设备不是单一设备，而是由若干电气设备组成。其中主要包括的电气设备有：GIS用断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、接地开关、母线、出线终端等附件设备。为了保障设备的绝缘性能，其设备内部会充入sF6气体，作为灭弧介质。常规用途中根据其使用环境的电压等级不同，其设备的具体应用类型以及名称也有所不同。例如其母线直接裸露，断路器设备多为瓷柱或罐式类型的，一般应用的设备为空气绝缘的配电设备也称之为AIS，此外还存在H-GIS。

GIS设备的应用优点：GIS设备自诞生以来，便获得了广泛的应用和认可。此类设备在运行的过程中，能够适应较为复杂的环境。当前在世界范围内的应用极广，随着当前电网的规模逐渐扩大，用电户逐渐增多。在此现状下，GIS设备不仅应用在普通的高压线路中，其中在超高压以及特高压的电力线路中的应用也较多[1]。GIS设备在应用的过程中，具备安装简单、可靠性高、占地面积小、安全性高、维护量小、全封闭，带电设备不裸露，受地理位置的限制少等优势。例如GIS设备在220kV变电站的应用中，其占地面积约为常规设备占地面积的30%左右，极大的缩小了占地面积，因此其对于地理环境因素的适应性较好。并且由于其设备外壳为金属构造的全封闭固件，使其拥有良好的稳定性。对于其内部的带电设备也达到了良好的防护作用，对于维护人员的人身安全也起到了保护的作用。

2.GIS设备运行主要故障

2.1断路器主要故障及原因

GIS设备在正常运行过程中，断路器可能出现合闸动作无法完成与分闸动作无法完成的故障。其中，引发合闸动作无法完成的主要原因有如下几点：（1）电源停止供应合闸所需电能。（2）受到控制回路的影响。（3）弹簧机构没有储存足量的能量，致使部分合闸动作难以完成，导致断路器无法动作。（4）sF6气体压力下降低于闭锁值，造成断路器拒动。

引发分闸动作难以完成的主要原因有以下几点：（1）电源中断了对分闸动作所需电能的供应。（2）控制回路出现故障。（3）断路器部分接点存在转换不良或是接触不良的问题。（4）sF6气体压力降低至一定程度，便有可能造成断路器被闭锁。

2.2GIS设备电流互感器存在的问题

电流互感器存在的主要问题是，在运行过程中GIS设备电流互感器变比可能出现一定偏差。通过实验发现，引发这一问题的主要原因是500kV变电站某一线路电流互感器存在异常。也正因如此，使得测试最终结果与正确数值之间存在较为明显的偏差，且误差值不低于10。若再对其原因进行深入分析，可得出电流互感设备存在的主要问题有如下几点：一是电流互感设备于常规运行状态中，屏蔽罩临近开关的一侧需与GIS外壳之间形成接触，同时与线路另外一个外壳之间呈绝缘的状态，于该状态中，并未形成回路。但在实际运行时，若电流互感器所用的屏蔽罩某一段发生松动，便可能同外壳之间形成连接，进而形成呈闭合状态的回路。第二，若外壳与屏蔽罩之间形成了回路，二次绕组所具有的感应磁通便会于屏蔽罩当中生成呈反向的电流，借此对产生的一次电流形成抵消。若将一次导体电流值设为I，并将屏蔽罩所形成的反向电流设定为Ie，处于这一状态下，便相当于该过程中只能感觉到一次电流的存在，该电流值便是I=I1-Ie。此时，便容易发生变比增加的状况。而导致屏蔽罩出现松动的主要原因是制造商生产电流互感器时，在组装环节当中，如绕组以及绕组之间的组建等部分零部件的尺寸并没有完全达到要求，或是同标准规格之间存在一定误差，虽然暂时不影响其使用，但存在一定隐患。二是工作人员安装、或是维修人员更换过程中，工作人员与维修人员并未完全按照标准实施安装，使得安装效果同标准效果之间存在一定误差，进而在运行后导致问题的出现。

3.GIS设备故障具体处理方式

3.1综合设计，制定科学合理的诊断方案

GIS设备故障诊断工作的开展离不开科学合理的诊断方案，因此设备运维管理单位应综合考虑各方面的影响因素，从而确保GIS设备故障诊断方案的科学性、可行性以及经济性。在制定GIS设备故障诊断方案时可以从以下几个方面着手：第一，耐压试验技术，这主要应用在GIS设备安装之前的质量监测环节，对GIS设备进行耐压试验可以保证GIS设备在运输和安装环节的质量水平。第二，放电检测技术，GIS设备内部出现放电的情况会造成一定程度的绝缘损坏，进而引发GIS设备故障，因此应高度重视GIS设备内部放电现象，通过应用放电检测技术来确保设备的绝缘性能，进而可以对GIS设备故障进行准确的诊断。第三，采用科学的诊断模式，应根据GIS设备的实际情况来选择最佳的故障诊断模式，这样不仅可以提高GIS设备故障诊断工作的效率，而且还可以通过故障检测算法和分析决策算法来提高GIS设备故障诊断的精确性。第四，强化GIS设备的现象观察，这主要是工作人员应定期按时进行巡视，密切观察GIS设备运行过程中出现的各种状况，例如出现冒烟、产生焦味以及噪音过大等情况，这样技术人员可以根据这些具体的现象来对GIS设备故障进行一个大致的判断，进而可以缩小故障位置锁定的范围，从而提高GIS设备故障排除工作的效率。

3.2强化GIS设备功能要素的诊断

设备运维管理单位还可以通过强化GIS设备功能要素诊断来提高故障排除工作的质量和效率水平，这就需要设备运维管理单位密切关注GIS设备以下几个功能要素：首先，数据要素，这主要是应安排专业人员对GIS设备数据进行实时的收集处理，并且还应对数据信息进行对比，从而可以通过设备出现的异常数据信息来判断GIS设备的故障类型，以便于及时采取针对性的应对措施。其次，服务要素，应重点对电力系统的服务器信号进行严格的检测，并且还应对服务器的信号数据信息进行收集，同时操作人员还应定时收集分析数据，而且还应对各种数据信息进行归档处理，从而为GIS设备故障的诊断工作提供数据支持。最后，传感要素，可以利用先进的传感器来提高GIS设备故障诊断的效率和精确度，因此工作人员应时刻关注传感器上显示的数据信息，从而可以有效的降低GIS设备故障的发生率。

3.3设备检测工作

工作人员应定期对设备进行检测，保证设备可正常稳定地运行。检测工作中，维修人员应详细记录电流互感器在运行过程中形成的数据，并将所收集的数据记录在案。一旦发现数据分析结果与正常结果之间存在问题，如电流互感器变比与正常值之间存在明显的区别，内部出现异常的声响等等，维修人员应立刻申请停电开盖检测，分析当中存在的问题，并及时予以消除。以免其之后对GIS设备的正常运行造成影响。

结语

当前500kVGIS设备的运行中主要存在的问题为：GIS设备出现气密性故障、GIS设备-放电短路故障、GIS设备闪络现象。针对此类故障现象，工程人员应从设备安装、设备巡检、机械检测的方面进行加强。以此保障电力设施的稳定运行，并促进我国电力企业的稳定发展。

参考文献：

[1]范桃.浅谈500kV变电站GIS设备的运行维护[J].广东科技，2014（16）：96-97.

[2]刘昱，许玉香，于峥，等.750kV智能化变电站在线监测系统配置[J].电网与清洁能源，2010（2）：40-45.