变电站GIS断路器常见故障及防控措施

变电站GIS断路器常见故障及防控措施

李建志,王明涛

山东中实易通集团有限公司 山东省济南市 250000

摘要：变电站GIS断路器作为电力系统中重要的电气设备，对我国电力发展以及相关企业经济效益都有着不可忽视的影响。本文本着提升国内变电站GIS断路器的工作安全性为目标，着眼于其运行中出现的实际问题，并提出相应的解决方案。

关键词：GIS断路器；断路器误动；故障处理

前言：近年来，我国经济发展速度极快，随着经济发展而来的是对国内各项能源供应工作的更高要求。目前，我国变电站中大范围使用GIS断路器，其相关运维人员操作工艺流程已经日趋完善，但在部分该项技术发展还存在缺陷的地区中，这项工作依然有很多亟待解决的安全问题。

1、概述

断路器的故障一般是由于断路器中的电能不足及控制回路发生问题等，从而导致分合闸动作无法正常完成。再细致探究，出现此现象的主要原因如下：电源未连接或切断了电源，电源中断分闸供电；控制分合闸回路出现问题，短路断路导致分合闸无法完成或断路器接触不良也有可能造成分闸动作无法正常完成。例如，GIS开关气室内六氟化硫气压下降，气压达不到规定标准值，就会进入闭锁状态，无法分合，断路器无法正常运行；在靠近开关的一侧，互感器的屏蔽罩会与GIS设备中的外侧保持连接，而线路一侧隔绝六氟化硫气体从而处于绝缘的状态，如此状态下不产生回路；储能弹簧弹性势能不够，分闸动作难以成功完成。
2、GIS断路器的常见故障以及其解决方案
  由于在实际运行中GIS断路器使用频繁，在如此高频率的使用过程中，其出现故障的可能性自然也会随之上升。GIS断路器常是变电站核心所在，所以相关工作人员必须在其发生故障的第一时间解决故障问题。但在变电站实际运行过程中，有时GIS断路器出现问题，相关工作人员很难第一时间发现其故障产生的原因。
  2.1断路器误动
  2.1.1断路器错误合闸现象的产生原因及问题解决方案
  在实际运行中，有时会发生因为合接触器中直流系统电压不稳定，爆发瞬间电压，进而导致断路器误动。此外，其故障还有可能是因为相关工作人员操作中存在问题，其直流系统多点接地，进而导致二次控制回路出现寄生回路，导致故障。在工作中还有可能出现因为互感器二次回路抽头选择有问题，导致CT变比错误，从而导致保护装置误动。在出现因上述几种情况造成的断路器误动情况时，相关工作人员应当逐项排查相关回路，找出其问题所在，然后设法解决ICJ误合问题，恢复系统正常运行。
  2.1.2导致断路器误分ICJ的原因以及解决对策
  该项问题产生的原因一般有以下几方面：第一，断路器定值整定错误，导致其继电保护装置误动；第二，直流控制系统多点接地，造成二次控制电压不均衡；第三，互感器抽头接线错误，导致其与现场实际不一致；第四，直流控制母线绝缘下降，进而出现直流控制电源回路故障和误动作。在内部机械机构中一般会出现钉定位过高、维持工作机构滚轮与其支架间扣合工作不到位或者其支架前脚没有落地等问题。相关问题处理方法：严格定值整定工作、排查直流控制系统接地保证一点接地、严格检测电流互感器二次回路确保抽头选择符合现场需求、及时排查并更换直流低绝缘部件、严格检查内部机械机构确保安装到位。
  2.2断路器爆炸
  一般断路器发生爆炸的原因是因为其断路器中的缓存空间过小，断路器中的气压超过设定的安全范围，进而导致断路器管线漏气，破坏了真空，设备出现电弧发生爆炸。解决方法：首先，在出现这种问题时，其检查修缮工作存在一定危险性，在展开检修工作前，应当先采取可靠的安全措施，然后再进行下一步设备故障检查维修工作。此时的断路器设备无法继续使用，在其故障被排除之前，应当先使用备用断路器，保证其供电需求，或者停用此断路器所在间隔，做好隔离再决定是现场维修还是返厂维修。
  2.3断路器质量问题
  在近年来变电站发生的36起断路器故障中，有27起事故都是因为断路器质量存在问题所致。由此可见，断路器质量较低，是断路器出现故障的主要原因所在。在因断路器质量问题产生的事故中，大部分都是因为错误分合ICJ或者绝缘体被电压击穿这两种原因造成的。其中故障出现的具体位置一般都在其操作机构及其相关辅助设备，例如操作杆、缓冲器、脱口机、限位开关等，这些设备基础构成部分，大多是因为其质量问题在使用中发生断裂、失灵等低级故障。因此，为了确保断路器质量，应加强相关生产单位质量监控工作，还应加强设备安装后的交接试验，此外，在变电站运行方面也应优化工作流程，减少不良操作，最大程度延长断路器使用寿命。
  2.4因断路器维护工作纰漏发生事故
  在变电站断路器事故中，也有一部分是因为相关工作人员对断路器维护不周而引起的，其中，又以老旧设备造成的事故居多。其设备维护工作也是相关工作人员主要工作内容之一，加强设备检修维护工作，能够显著提高设备的安全性。
3、断路器事故案例分析
  3.1事故的发生与处理过程

  某省管辖范围中的某电站在其送电工作中断路器检测有22.5千安短路电流，其绝缘体测试也尚未发现问题。然后相关工作人员对A,C展开检查工作，发现其GCB中有浓烈气味，并且在其零件表面没有发现粉尘，所以，相关工作人员立刻展开氮气置换与设备清理工作。然后相关工作人员对B2区域断路器展开开仓检查工作，发现其断路器内有明显放电现象。且GCB中发现白色粉末。并伴有浓烈气味，相关工作人员立即将发生故障的断路器进行更换。最后将出现故障的断路器返厂，与厂家商讨相关解决对策。
  3.2 GIS断路器进行解体检查，诊断事故责任归属
  其设备的电筒内部与断路器内部都有明显电弧灼烧痕迹，并且在设备6点钟位置，（22.5千安断路电流放电所在区域）有不明附着物，为调查其故障发生原因，相关工作人员对灼烧附着物进行检查，检查结果发现附着物中含有极高铁元素成分。但发生电弧燃烧现象的设备零件为铝制材料，其中的铁元素比例应该在整体成分的百分之四以下，其二者铁元素含量差距较大，因此可以断定断路器中存在含铁异物。并且异物在很短的耐受过程后就发生闪络现象，可以从中断定其异物体积较小。因为其异物体积所致，所以在设备运行过程中会随着其运行振动和电流方向移动。而且，也会随电场力驱动而发生位移。在事故发生时，异物移动到电压较高的位置，造成短路，在电弧燃烧过程中融化，因此没有任何残留。通过一系列的检查工作，基本可以断定其故障发生原因，是因为厂家在生产设备的过程中，有金属异物遗留在产品内，进而导致断路器发生短路现象。厂家方面认可检查结果及结论，向变电站方面表示歉意，并说明愿意提供相关赔偿。这一案例中，断路器生产厂家在变电站方面的追责下承担了其相关赔偿工作，降低了变电站的经济损失。在实际工作中，相关部门也可学习该电站的工作处理方式，正确对GIS断路器故障进行追责。
结语：变电站的相关电力工作是我国电力供应系统中的重要一环，其工作质量直接影响我国企业及民众的日常电力使用。GIS断路器作为其中的重要安全保障设备，必须将其故障发生概率控制到最低，进而保证变电站安全生产。希望本文能够为变电站GIS断路器生产、安全运行技术实现进一步提升，进而为国家整体电力产业发展提供助力。
参考文献：

[1]柳小盼.关于GIS断路器典型故障分析与预控措施研究[J].2020.

[2]张胜军.变电站GIS设备的故障诊断及检修分析[J].农村电气化,2020(5):2.

[3]李开天.500kV变电站GIS设备的故障诊断与维护[J].自动化应用,2019(2):2.

[4]陈晨.变电站GIS设备运行中出现的常见故障与诊断维护措施[J].自动化应用,2021(8):3.