淺談在GIS故障判斷中SF6氣體雜質含量的分析應用

李　鈺

（黑龍江省送變電工程公司調試分公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

淺談在GIS故障判斷中SF6氣體雜質含量的分析應用

李鈺

（黑龍江省送變電工程公司調試分公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

為了提高設備故障排除效率，保證設備的正常運轉。本文筆者就SF6氣體分解機理進行簡要的分析論述，并對不同故障情況下SF6氣體雜質含量特征加以描述，希望通過設備氣體含量提升故障判斷的準確率，提升設備利用率。

設備故障；氣體雜質；絕緣材料

本文在SF6氣體分解機理的基礎上對不同故障情況下氣體雜質含量進行了分析，并通過一系列氣體反應分析得出故障發生的原因和故障問題預防解決辦法，以做好設備潛伏性故障排除工作，提升設備運行安全。

1. GIS在城市電網中的應用

GIS設備全稱六氟化硫氣體組合電氣設備，該設備具有安裝方便、安全可靠、占地面積小等特點，因此被廣泛運用于城市電網及水電站等工程建設中來，其中涉及的電壓等級由110kV～500kV不等。尤其是在近幾年內我國電力事業發展速度較快，各地均有電力設備廠家不斷興起，如西開、北開等廠家所使用的電壓等級都是以110kV為主。而110kV的GIS設備都是三相共體結構，220kV的設備則是有三相分體和三相共體的，一般情況下，電壓較高的設備都是三相分體的。雖然與傳統設備相比GIS設備具有一定的優勢，但是一旦發生故障，就會造成嚴重的后果，且不容易尋找到較為適宜的備品備件，故障修復時間較長，若是從國外進口的設備，想要更換故障部件難度更大、時間更長。因此，在GIS設備應用逐漸廣泛的今天，設備故障問題越發受到了電力部門的重視，設備故障預防也已經納入到電力部門主要工作日程上來。

圖1　

與普通電網應用設備相比，GIS設備在設備接線方式和設備結構上具有一定的特殊性，利用傳統檢測方法是難以起到對運行狀況監督的作用，而按照常規的氣體檢測方法檢測到的僅僅是氣體濕度，而難以準確判斷出設備內部的潛伏性故障。在設備的正常運行過程中SF6氣體大多含雜質。設備故障發生時，受高溫作用或是電弧作用影響，SF6氣體與設備內部絕緣材料相互作用就產生一定量的雜質，我們可以以此作為憑據對SF6設備故障情況進行判斷，并通過相同的原理做好相應的設備故障問題判斷，更好地了解設備停電和設備內部故障發展狀況跟蹤，提高設備利用率。

表1　故障氣室三相斷開測試結果

2. 設備故障中SF6氣體分解原理的雜質來源

通過對電網設備故障雜質來源進行分析總結如下：氣體本身就含有一定的雜質，其中的充分有空氣、水分等；氣體充裝時帶入了部分雜質，主要以水分、空氣和二氧化碳為主；設備故障會產生SO2F2、SF4等，SF6電氣設備故障情況下，氣體在過熱及放電作用下的分解圖，如圖1所示。

設備故障分析判斷。根據筆者長期的電網工作經驗總結發現，超聲局放檢測發現了相氣室存在的異常情況，進行合理的氣體成分采樣，做好電網設備檢測試驗試驗內容就是根據現場使用檢測管來對HF體積分數進行測試，經過試驗過程中所有氣體的體積分數我們就能夠對氣體中雜質含量多少有一定的了解，但是由于氣體內雜質種類較多，應當進行多次試驗結果比對。具體數值見表1。

由于該PT是三相連通，想要提高設備監督水平，就需要對3個氣室分別斷開進行檢測，通常情況下，檢測各項數據都是較為穩定的，而按照檢測數據分析能夠得出以下結論：

首先，第一次檢測時發現HF，這就說明該氣室存在故障，而檢測過程中沒有檢測出SO2F2、SO2等氣體雜質，也就是意味著故障情況并不嚴重。

其次，當檢測過程中發現CF4與正常運用的設備氣體相比有所增加，我們就可以認定該故障與絕緣材料有關，而通過多次檢測發現該氣體體積分數穩定，這也證明該項故障沒有嚴重化和進一步發展的趨勢。

再者，后面的多次檢測都未發現HF，其原因可能是HF體積分數較低，且不夠穩定，容易被氣室內部吸附劑吸附，這說明故障暫時沒有擴大化的情況發生。

最后，我們可以通過超聲局部防檢測結果來判斷內部懸浮電位放電情況。若是由于其他原因需要更換該PT，就要對該PT進行故障解體檢查，查明故障產生的根本原因，做好故障的準備措施。

3. GIS設備故障預防

3.1防范開關、刀閘觸頭過熱

觸頭主要指隔離開關觸頭和斷路器，當觸頭接觸不良就會引發設備過熱。長期高溫運行就會造成設備運行壓力，形成惡性循環，導致觸頭梅花觸子彈性喪失，增大觸頭電阻，觸頭溫度過高還會造成金屬物融化，產生尖端放電，進而引發重大設備故障，造成GIS導體對外殼電弧短路。筆者針對這一問題提出了以下3點防范意見和建議：

定期開展回路電阻測量，以便于盡早發現故障安全隱患。由于GIS設備的特殊性，難以單獨進行刀閘或是開關的測量，不能直接接觸觸頭。因此，可以采取開關兩側維護地刀測量，取得開關兩側維護地刀電阻，根據這一測量數據推斷出刀閘或是開關的電阻。并將其與投產前設備電阻值比較，做好相關數據對比，根據設備運行數據判斷其運行情況，做好故障預防措施。

利用紅外熱像儀進行定期或是不定期GIS設備觸頭溫度測量，一旦該測量數據顯示設備部件溫度過高，就需要綜合考慮設備環境溫度、設備運行狀況、歷史數據等進行全面科學地判斷，快速采取降溫措施，保障設備安全運行。

定期或不定期進行刀閘情況觀察，若是刀閘觸頭表面過熱就會造成表面物質顏色變化，判斷設備故障情況，了解設備運行狀況。

3.2倒閘操作事故預防措施

全面考慮到該設備的特殊性，有的設備生產廠家會設置GIS設備刀閘觸頭部位觀察孔，但也有部分是沒有配備觀察孔的，這樣就給設備運行狀況檢查帶來了一定的困難。當設備運行時間較長、安裝質量不好或是操作頻繁時，就會造成GIS設備假合或是假分、合閘或分閘不到位等相關問題，都會引發設備故障。我們需要對其給予高度的關注。通過觀察孔了解部分運行狀況和實際位置。

對于那些沒有觀察孔的設備，就需要根據機械位置轉動與刀閘三相操作連桿轉動情況進行設備故障情況判斷。設有刀閘的還可以利用刀閘開關閉合，并在設備運行過程中，退出刀閘電源操作開關，謹防直流回路接地運行造成刀閘帶負荷誤分合事故。

通過發出刀閘指令對設備回路直流電源進行控制，若是受某些因素影響，而不能做好刀閘自動分合，就需要做好刀閘操作管理，避免刀閘事故發生。

3.3SF6氣體濕度超標預防

對開關隔室，濕度偏高時，開關的操作會產生較多的有毒及腐蝕性物質，縮短觸頭的壽命，增大觸頭的接觸電阻；濕度嚴重超標時，會引起盤式絕緣子結露，從而造成絕緣子表面閃絡事故。濕度超標還會降低氣體的強度。下面3條措施是防止SF6氣體濕度超標的有效手段：定期測量氣體的濕度，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隔室，根據滲透理論，大氣中的水分會慢慢地滲入，故要加強對該隔室氣體濕度的監測；濕度測量的結果，往往受溫度和濕度的影響，故濕度的定期測量最好選擇在同一環境條件下。

結語

我們能夠通過SF6氣體雜質含量判斷GIS故障情況，進而保障設備運行安全，實現監測設備的有效運行，保障了設備的正常供電，降低了設備停電損失，市場推廣價值較高。但是由于我國在該方面的研究時間較短，數據積累較為缺乏，并不能夠在設備運行狀況和測試方法上形成一定的標準，因此我們需要做好相關方面內容研究，努力提升設備故障檢測手段，實現設備運用的有效管理。

［1］梁敬.GIS設備全過程管理的探討［J］.廣東輸電與變電技術，2011（1）：43-44.

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