GIS设备故障分析及故障处理探讨

GIS设备故障分析及故障处理探讨

孙永文

云南电网有限责任公司昆明供电局 云南昆明 650000

摘要：我国经济的高速发展、生产效率的提高加剧了居民和社会对于电力的需求。电力资源对于我国发展国民经济有重要作用。GIS设备是发电站、变电站中的常见设备，对于电站的工作正常运转具有重要作用，保障了电网的安全性和可靠性。本文探讨GIS设备的故障情况，并且根据不同类型提出不同的处理方式，提高GIS设备的运行效率。

关键词：GIS设备；故障分析；故障处理

引言：

随着国家对电网建设的重视程度提高，先进的GIS设备在发变电站中被大量运用。GIS设备对发变电站的工作正常开展具有关键性作用。当下个人和社会上的电能需求日益高涨，做好GIS设备故障的预防和处理是必要的。

1.GIS设备的概述

1.1GIS设备的功能

GIS设备全称为气体绝缘全封闭组合电器，言下之意，GIS设备是一种集成性设备，内部结构复杂，由多个部分组合而成，因此被称为组合电器，具体来说有以下几个部分：断路器、接地开关、隔离开关、避雷设备、母线、出线终端等附件设备（如图1）。设备安装过程中，为了确保绝缘效果，设备会自动进行充气活动，气体具有绝缘性，一般是SF6气体。根据电压额度不同，GIS分为AIS、H-GIS。AIS的母线裸露于空气中，断路器设备为陶瓷材质或者罐状。

图1 GIS设备结构

1.2GIS设备的优点

GIS设备在电网中的广泛应用与它出色的性能有分不开的关系，在国内外广受欢迎。GIS设备在安装使用过程中，呈现出以下优点：第一，体积小、占地面积小。该设备通常使用SF6作为绝缘气体，在110KV电压下，GIS设备占地面积仅仅为常规设备占地面积的45%，在500KV电压下，该数据仅仅是24%，充分体现了GIS占地面积小的优势，同时也可知GIS对于高压的良好承载力。第二，可靠性强。GIS设备的母线大多被绝缘性能绝佳的SF6掩盖，不容易被外界接触、干扰，不容易被氧化，因此可靠性强，不易故障。第三，安全性高。GIS设备使用的SF6为惰性气体，性质稳定，绝缘性强。且设备的通电部分深藏于设备的金属外壳内部，不会导致触电或者电源泄露，很好地保护了设备使用人员和维修人员的安全。第四，隔绝程度高。由于设备结构的封闭性和SF6优良的绝缘性，GIS设备对于静电和磁场有着非常出色的抗干扰性，运行时分贝低，不容易产生噪音。第五，维修简易。GIS设备结构设计合理，密封性强不容易受到外来因素干扰，且金属外壳坚固，具有很强的抗击打、抗摔能力。安装使用时限制较小，具有很强地场地适应能力。设备使用寿命长，维修任务较轻。

2.GIS设备常见故障及处理方法

2.1内部短路及处理方法

GIS作为发电设备，本身也需要电力的支持。由于母线外露以及内部线路安排复杂，GIS线路可能出现放电、短路现象。GIS设备虽然体积小，但是由多个部分组合而成，内部结构设计较为复杂，线路多种。电力故障主要由于设备内部的不同类型电流发生接触，产生短路。一般来说，一旦设备发生短路，主要表现为开关跳闸，这就要求技术人员必须要进行相应的处理。首先，技术人员应该检测直接故障点，根据检测结果修复故障点。若不是直接故障点的问题，应当进行深入排查。放电现象有长短之分，短时间内放电不会对设备运行造成影响，但技术人员仍需注意记录放电现象的持续时间，控制电流来降低电势，逐步减少放电现象，避免短路、闪络等更严重的故障出现。

2.2气体击穿及处理方法

气体击穿作为GIS设备常见的故障之一，对于确保GIS设备的正常运行具有不利的影响。具体来说，当GIS设备发生气体击穿故障时，首先表现为对地放电故障，并在短时间内发生线路对侧开关跳闸的问题，在检查时，会听到明显的漏气声，如果不能及时处理，随着时间的延长，气体击穿的影响程度加深，会将设备烧出孔洞。一般来说，气体击穿大多是盆式绝缘子造成的，造成此故障的主要原因包括以下几点：第一，GIS设备内部发生故障，在强电场的作用下，盆式绝缘子的闪络电压降低，最终发生气体击穿现象。一旦发生此故障，应立即启动SF6气体泄露紧急预案，并对涉及区域进行封闭，利用大量的轴流风机进行排风，并对区域内的SF6气体浓度进行监测，当SF6气体浓度控制在1000uL/L后，方可撤销预警。待上述紧急措施完成后，需要对故障进行处理，对相应的装备进行整体更换，并对相邻的电缆母线罐体进行清洗。与此同时，还需要将相应气室内的真空抽取干净，再对设备充入SF6气体。为了确保设备的正常运行，还需要对其进行工频耐压试验，如果试验通过，方可投入使用。要想避免此故障的发生，应定期对GIS设备进行气室超声波局放检测，这样便可以掌握气室局放量的变化情况，以便及时进行处理。

2.3机械故障及处理方法

任何机械设备在使用的过程中都会发生故障，GIS设备也不例外。一般来说，GIS机械故障主要包括以下几个方面：第一，绝缘故障，这种故障常伴有声音，同时还会出现绝缘气体分解的现象。第二，开断与关合故障，这种故障一般都是合闸或分闸不到位导致的，属于机械故障中较为严重的一种。第三，导电回路过热故障，这类故障主要分为内部和外部发热两大类，外部发热主要是接线端氧化腐蚀造成的，而内部发热主要是导体接触不良导致的。第四，部件变形或损坏，这类故障主要是由GIS设备的特殊性导致的，由于GIS设备的外壳是一个压力容器，因此很容易发生变形或损坏的问题。针对机械故障，巡视维护是关键，只有加强对GIS设备的巡视和检查，才能及时发现并解决问题，从而确保设备的正常运行。一方面，技术人员需要加强对断路器的检查，针对其储能时间、启动次数进行全面检查和记录，同时做好机械特性测试工作。另一方面，技术人员需要对隔离开关进行仔细检查，检查内容包括传动机构、特性测试、分合闸工作是否到位等等。除此之外，还需要对SF6气体、水分等监测系统进行检查，确保其监测的有效性，从而防止严重故障的发生。

2.4气体泄漏及处理方法

除了上述内容以外，气体泄漏也是GIS设备常见的故障之一。一般来说，气体泄漏有轻微和大量之分，无论是哪种故障，都会对GIS设备的安全运行造成不利的影响。在实际工作中，技术人员可以通过SF6压力表来判断是否出现气体泄漏故障，一旦压力表指示压力值低于正常压力值，则说明其气体泄漏风险增加，应及时进行处理。一旦发生气体泄漏故障，技术人员首先就要明确是轻微泄露还是大量泄露，如果是轻微泄露，那么可在不停电的情况下对气室进行封闭，同时对设备进行补气。在补气的过程中，应注意压力值，最高不得超过额定压力0.02MPa。如果是大量气体泄漏，技术人员需要及时撤离区域内的工作人员，并立即通风，在气压安全的情况下，做好防毒措施进行补气，如果气体泄漏速度过快，则应进行断电处理，并将设备进行隔离，以免造成严重后果。

3.结语

GIS设备在我国应用甚广，在为我国电力事业作出贡献的同时，其故障案例的频发也尤其引人关注，显然GIS正常运转对发电站稳定运行具有积极的影响。在新时期，做好GIS设备的故障预防及维修工作，对于进一步推动我国电网建设，促进电能进步具有重要作用。变电站要重视GIS设备的日常运行及维护保养，坚持预防大于事后维护，在出现故障时要第一时间派专门技术人员处理，避免因维修滞后带来的更大损失。

参考文献

[1]马永军.浅谈GIS设备故障分析及故障处理[J].水电科技，2020,3(04):121-122.

[2]程浩.GIS设备常见故障分析与处理[J].电力资源，2018,6(19):90-91.

[3]刘佐.110kVGIS设备故障分析及处理探讨[J].科技创新与应用，2018,9(04):79-80.