淺談GIS設備易發生事故的原因及倒閘操作注意事項

雷春萍 寧夏銀川供電局， 銀川 750011

淺談GIS設備易發生事故的原因及倒閘操作注意事項

雷春萍 寧夏銀川供電局， 銀川 750011

SF6氣體絕緣金屬全封閉組合電器設備(簡稱GIS）的應用范圍越來越廣，電力系統對GIS設備引發事故的程度也越加重視，本文論述了GIS設備倒閘操作方法及注意事項，并對GIS設備常見的幾類事故，如：SF6氣體微水超標引起的事故；GIS導體對外殼電弧短路引起的事故；倒閘操作不當引起的事故等，進行了原因分析，提出了預防事故的防范措施。

GIS設備；倒閘操作；事故原因；防范措施

概述

GIS設備是由斷路器、母線、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、套管等7種電氣元件組合而成。安裝在充有一定壓力的SF6氣體金屬殼里。根據各元件功能的不同將GIS的金屬外殼分成若干個氣室。GIS設備氣室如圖1所示。

圖1 GIS氣隔分布圖

由于GIS設備運行安全可靠、檢修周期長、維護工作量少、安裝方便、占地面積少且GIS設備受環境影響小等優點，在電網得到廣泛應用。GIS設備雖突出優點，當若發生故障，對設備損壞嚴重、停電范圍大，受現場環境條件限制，檢修難度大，修復時間較長。本人所在某220kV變電站就是一座GIS 變電站。為了掌握GIS設備性能，查閱了諸多資料并在現場與安裝調試人員探討GIS設備的技術性能。并參與變電站設備驗收及投入工作，收集整理GIS設備在運行過程中出現的異常和缺陷，對GIS設備常見的事故進行分析，為積累運行經驗掌握第一手資料，以便對今后的運行工作起到指導和預防作用。因此，對GIS設備常見事故的原因進行分析探討，制定相應的防范措施，預防事故的發生。

1 GIS設備常見事故

1.1 SF6氣體微水超標引起的事故

GIS設備SF6氣體濕度的監測手段是保證GIS設備安全運行的重要條件。水分滲入是影響GIS設備安全運行的關鍵，SF6氣體微水含量要求值如表1所示。

表1 SF6氣體微水含量要求值(x10-6，v/ v）

SF6氣體濕度高,對斷路器氣室(有電弧分解物的氣室）及沒有電弧分解物的氣室有著不同的影響。對斷路器氣室，濕度偏高時，SF6氣體的電弧分解物在水分參與下會產生很多有害物質，從而腐蝕斷路器內部結構材料使絕緣下降，縮短觸頭的壽命，增大觸頭的接觸電阻：濕度嚴重超標時，會引起盆型絕緣子表面水分凝結，從而造成絕緣子表面閃絡。濕度超標還會降低氣體的絕緣強度，容易引發事故。

微水超標的主要原因有：

（1）密封件的老化和滲透；

（2）各法蘭面密封不嚴；

（3）吸附劑飽和失效；

（4）在測試SF6氣體壓力、水分以及補氣過程中帶入的水分等原因。

當水分進入到SF6氣體中，氣體中含水量持續上升無疑是外部水蒸氣向設備內部滲透的結果。水的滲透力極強，而且大氣中水蒸氣分壓力通常為設備中水分分壓力的幾十倍，甚至幾百倍， 在這一壓力作用下，大氣中的水分會逐漸透過密封件進入造成氣體絕緣下降而容易引發事故。

1.2 GIS導體對外殼電弧短路引起的事故

GIS設備觸頭包括斷路器和隔離開關觸頭，當觸頭接觸不良時會出現過熱現象。長時間過熱會形成惡性循環，最終導致觸頭失去彈性，觸頭電阻變大。由于嚴重發熱，引起觸頭金屬物熔化，從而形成尖端放電，造成GIS導體對外殼電弧短路而引發事故。

1.3 倒閘操作不當引起的事故

由于GIS設備的全封閉性，大部分都沒有配觀察孔。當GIS設備運行時間長、操作頻繁或安裝質量不好時，在倒閘操作過程中可能會引起其隔離開關假分或假合(即指示位置與實際位置不一致），合閘(分閘）不到位的情況也有可能發生，這兩種情況都會引起GIS設備事故和誤操作事故。

1.4 其它原因引起的事故GIS設備在運行過程中，最常見的是SF6氣體泄漏，該類事故通常發生在組合電器的密封面、焊接點和管路接頭處，約占整個GIS故障的50%左右，由于密封墊老化、焊縫出現砂眼均會引發事故，再就是GIS內部放電故障，由于制造廠家車間環境、安裝工藝造成內部進入雜物，使GIS內部電場分布不均勻，存在懸浮電位，導致電場強度局部升高，進而產生電暈放電，GIS中金屬雜質和絕緣子中氣泡的存在都會導致電暈放電或局部放電的產生。在某變電站發生了220kV三相共箱母線筒內部放電故障，設備檢查發現B相母線與其支持絕緣子上的支撐件之間出現放電痕跡，造成局部電場不均勻引起的放電故障。

2 應采取的防范措施

2.1 SF6氣體微水超標引起的事故應定期測量SF6氣體的濕度，分析歷年測量的結果，對濕度超標的隔室，必須及時進行氣體處理。 由于泄漏而補氣次數較多的氣室，根據滲透理論，大氣中的水分會慢慢地滲入，故要加強對該氣室SF6氣體濕度的監測。SF6氣體濕度的測量結果，往往受環境溫度和濕度的影響，故氣體濕度的定期測量最好選擇在同一環境條件下。

2.2 GIS導體對外殼電弧短路引起的事故應定期進行回路電阻測量。電阻值必須與投產前的測量值進行比較，必要時比較分析其它類似的回路電阻值，判斷設備在良好工況下運行。定期使用紅外熱像儀對GIS設備觸頭部位進行溫度測量。根據設備負荷情況、環境溫度、歷史數據及類似回路部位進行綜合分析，判斷設備在良好工況下運行。

2.3 倒閘操作不當引起的事故應對于沒有配觀察孔的GIS設備，當隔離開關或接地刀閘操作后，無法看到設備的實際位置，檢查方法應按《電力安全工作規程》第2.3.6.5執行，可通過設備機械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙信、遙測等信號來判斷。判斷時，應有兩個及以上的指示，且所有指示均已同時發生對應的變化才能確定該設備已分閘（合閘）。 對于三相聯動操作機構，可在隔離開關操作過程中，有現場運行人員觀察三相操作連桿的轉動情況和機械位置指示的最終位置，判斷隔離開關的分合閘情況。

2.4 在斷開斷路器并確認斷路器已分閘后，應立即斷開斷路器合閘電源，再操作有關隔離開關。此外，GIS設備在運行時，隔離開關的電機操作電源必須斷開，防止由于直流回路接地引起運行中的隔離開關帶負荷誤分、合閘事故。

2.5 隔離開關操作指令發出后，若由于某種原因操作失靈，必須斷開操作控制回路直流電源，防止由于指令自保持而引起隔離開關自動分合閘事故。

3 GIS倒閘操作正確方法

3.1 運行人員在變電站綜自后臺機上進行遠方遙控操作。

3.2 在本間隔測控屏上進行操作。

3.3 在匯控柜就地操作。

3.4 操作后位置檢查，由于GIS設備是全封閉的，所以沒有明顯斷開點。操作后的狀態檢查從以下三方面發生對應變化進行檢查：一是在后臺機主接線圖上檢查設備狀態的變化。二是事件記錄的報文。三是現場位置指示器的狀態確認。

4 GIS倒閘操作注意事項

4.1 GIS嚴禁解鎖操作，當刀閘在合位，嚴禁操作地刀。正常情況下，嚴禁對GIS中的斷路器、隔離開關、接地刀閘進行現場機械操作。

4.2 驗電方法,執行變電站安全工作規程關于對無法進行直接驗電的設備，可以進行間接驗電。即檢查隔離開關的機械位置指示、電氣指示、儀表即帶電顯示裝置指示的變化，且至少應有兩個及以上指示已發生對應變化；若進行遙控操作，則應同時檢查隔離開關的狀態指示、遙測、遙信信號及帶電顯示裝置指示進行間接驗電。

4.3 GIS中的斷路器、隔離開關、接地刀閘操作前，應檢查氣室的SF6壓力正常，且無報警信號后方可進行操作。

4.4 在合上線路接地刀閘前，應在線路出現套管三相導線上驗電確無電壓后，方可合上線路接地刀閘。

4.5 由于GIS系統的斷路器、隔離開關無明顯的斷開點，只能憑操作機構的分、合指示器確定其位置，因此檢查斷路器、隔離開關的分、合位置必須認真仔細。

4.6 GIS匯控柜內各電源開關斷開時，先拉開刀閘控制電源開關，檢查位置正確，拉開電源開關，最后拉開刀閘電機電源開關。GIS匯控柜內電源開關投入時，先合刀閘電機電源開關，再合電源開關，檢查位置指示正確，最后合上刀閘控制電源開關。

4.7 GIS設備操作聯鎖系統無手動解鎖開關，啟動充電等非正常程序操作前，應由繼保人員將聯鎖回路解除。操作結束后由繼保人員恢復聯鎖系統。

4.8 線路送電后，再投入其重合閘壓板，是為了防止將遙控轉換開關由“就地”切至“遠方”時，斷路器自動重合。

5 結語

綜上所述，引發GIS設備事故的原因是多方面，如一旦發生故障，輕者影響正常供電造成設備損壞，重者則導致電力系統振蕩或瓦解，造成大面積停電，為杜絕事故發生運行人員應定期監測設備狀態，在運行維護中注意倒閘操作方法，嚴格執行“兩票三制”杜絕誤操作事故，確保變電站安全運行。

[1]變電運行現場操作技術.中國電力出版社, 2004

[2]高壓開關設備管理規范.中國電力出版社, 2006

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.080

雷春萍（1972— ），女，工程師，從事變電運行工作。