110kV以下GIS斷路器拒動故障分析與優(yōu)化

嚴(yán)健雄

摘 要

GIS斷路器由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、安全性高、無需布線等優(yōu)勢而在智能電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)也由于此種無線傳輸方式增加了訊號傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度，而容易產(chǎn)生一定的問題。除了傳統(tǒng)斷路器拒動故障因素之外，我們在考量GIS斷路器故障時(shí)還應(yīng)該對通訊及環(huán)境原因加以注意?；谏鲜霰尘埃疚陌凑债a(chǎn)生故障原因進(jìn)行劃分，對其故障進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)探究有效的優(yōu)化方法。

【關(guān)鍵詞】GIS 斷路器 拒動故障 優(yōu)化分析

1 引言

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)加速，基于GIS通訊體系的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。此種控制系統(tǒng)雖然在效率、體積以及便捷性等方面存在一定的優(yōu)勢，但是依舊由于系統(tǒng)的復(fù)雜性以及相關(guān)訊號的干擾而產(chǎn)生一定的問題，其中最為常見的故障為斷路器的拒動。現(xiàn)階段針對斷路器拒動問題的研究相對較多，但是也缺乏處于對GIS系統(tǒng)的特殊性考量。

為此，本文基于具體的工作經(jīng)驗(yàn)，探究在110kV以下的GIS斷路器常見的拒動故障原因，并就其可能進(jìn)行的后續(xù)優(yōu)化加以分析，旨在為實(shí)際工作提供必要指導(dǎo)。

2 GIS斷路器拒動故障分析

從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的角度來看，GIS斷路器拒動原因大致可以分為系統(tǒng)類原因、通訊類原因以及環(huán)境類原因等三種。而不同的問題原因所產(chǎn)生的故障表現(xiàn)也存在一定的差異，這往往是現(xiàn)場故障判斷的有效依據(jù)。根據(jù)上述三方面的分類，其具體的故障分析如下：

2.1 系統(tǒng)類故障

所謂的系統(tǒng)類故障主要是指斷路器自身發(fā)生的故障。在實(shí)踐中主要表現(xiàn)為在接收到動作指令后無法產(chǎn)生有效的動作，進(jìn)而形成拒動故障。

從原因的角度來進(jìn)行分析大致分為如下三個(gè)方面：

2.1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)黏連

斷路器基于彈簧機(jī)械與電磁鐵繼電器配合提供動力形成分合閘動作，由于長時(shí)間使用老化銹蝕或者外力作用等原因形成了機(jī)械黏連，增加了運(yùn)動阻力且高于系統(tǒng)所能夠提供的動力，進(jìn)而形成拒動。

2.1.2 電壓擾動

在斷路器內(nèi)會由于感應(yīng)電壓或電容分布電壓等影響而產(chǎn)生電流，外部運(yùn)行環(huán)境中也會產(chǎn)生復(fù)雜的電磁干擾，上述因素減小了電磁鐵的動作力度，使其不能觸發(fā)機(jī)構(gòu)動作，進(jìn)而形成拒動。

2.1.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞

由于外力等因素導(dǎo)致操動機(jī)構(gòu)的傳動結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞，即使是采用現(xiàn)場手動也很難予以恢復(fù)。

2.2 通訊類故障

所謂的通訊類故障主要是指以GIS為核心的通訊系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。斷路器無法接收有效的控制信息，進(jìn)而產(chǎn)生拒動。此種模式的典型表現(xiàn)是現(xiàn)場手動操作動作正常而遠(yuǎn)控不動作，或者GIS系統(tǒng)無法對GIS設(shè)備進(jìn)行有效的訊號檢測。

產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因絕大部分是由于GIS設(shè)備的控制系統(tǒng)損壞所造成。同時(shí)也可能是線路松動、信號強(qiáng)度、電場場強(qiáng)干擾等因素。

2.3 環(huán)境類故障

所謂的環(huán)境類故障主要是指由于外部或者設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境不遵從而導(dǎo)致的斷路器失效，進(jìn)而產(chǎn)生的拒動故障。從實(shí)踐角度來看，其往往是一種長效且微弱的影響，往往來源于水氣、密封等因素。

GIS斷路器，因設(shè)計(jì)不完善易導(dǎo)致箱體內(nèi)進(jìn)水和潮氣入侵，具體有如下情況：

（1）溫濕度感應(yīng)器的探頭只安裝在相應(yīng)間隔的匯控柜中，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)沒有感應(yīng)探頭，無法真實(shí)反應(yīng)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部溫濕度變化的情況；

（2）同間隔的匯控柜全部機(jī)構(gòu)箱的加熱使用一路電源、同一個(gè)加熱回路的開關(guān)控制，若出現(xiàn)空開故障，則整個(gè)間隔無法有效加熱；

（3）GIS機(jī)構(gòu)箱密封部位涂敷的防水膠局部龜裂，機(jī)構(gòu)箱前門的密封條老化、龜裂，機(jī)構(gòu)箱后蓋板密封不良或觀察窗上的密封圈老化、龜裂，導(dǎo)致水分和潮氣進(jìn)入；

（4）機(jī)構(gòu)后側(cè)進(jìn)入箱體內(nèi)的控制電纜和穿線管間封堵處有孔隙，隨著溫度升高使電纜溝的潮氣進(jìn)入箱體。

3 GIS斷路器拒動優(yōu)化

針對故障的不同表現(xiàn)方式可以確定不同的故障成因，而基于問題產(chǎn)生原因的優(yōu)化方式往往能夠更為便捷的解決相關(guān)問題。從上述問題分析中我們可以發(fā)現(xiàn)，找準(zhǔn)原因并進(jìn)行精準(zhǔn)的解決是優(yōu)化的有效途徑。為此，筆者認(rèn)為可以從如下三個(gè)方面加以構(gòu)建：

3.1 針對系統(tǒng)類故障的優(yōu)化建議

由于斷路器成本占比相對較低，且屬于電氣耗材的范疇。故而，在一般情況下發(fā)現(xiàn)由于斷路器自身產(chǎn)生的系統(tǒng)故障往往采用更換的方式來予以解決。因此，如何快速且高效的發(fā)現(xiàn)并確定斷路器問題則成為了后續(xù)的優(yōu)化方向。

在筆者看來，斷路器的維護(hù)除了必要的定期維護(hù)之外，還應(yīng)該結(jié)合GIS自動化體系的特征來實(shí)現(xiàn)自動檢測體系的建立。GIS控制系統(tǒng)往往對斷路器的要求為非長效，故而可以有效的利用非負(fù)載時(shí)間通過中心調(diào)試的方式確定斷路器是否有效，也可以通過整合備用系統(tǒng)的方式來提高斷路器的綜合應(yīng)用效能。

3.2 針對通訊類故障的優(yōu)化建議

針對此類問題要分清其產(chǎn)生的根本原因而進(jìn)行分類施策。對于設(shè)備故障的問題要通過及時(shí)的維護(hù)與發(fā)現(xiàn)進(jìn)行替換，進(jìn)而保障設(shè)備的有效性。也可以采用GIS系統(tǒng)定期自我檢測的方式予以確定。針對電場干擾的情況則需要對控制間內(nèi)的高壓輸電線進(jìn)行電場屏蔽，或者更換屏蔽等級更高的導(dǎo)線。針對訊號不強(qiáng)等問題可以通過加裝發(fā)射（接收機(jī)）的方式予以強(qiáng)化。

3.3 針對環(huán)境類故障的優(yōu)化建議

針對上述情況，從設(shè)備管理及完善廠家設(shè)計(jì)方面提出如下整改措施：

（1）根據(jù)區(qū)域地理氣候環(huán)境合理配置GIS機(jī)構(gòu)箱內(nèi)加熱器。建議以一個(gè)30W加熱器長期投入及機(jī)構(gòu)箱內(nèi)溫濕度控制器控制另一100W加熱器的方式，使機(jī)構(gòu)箱常年保持微正壓，避免外部潮氣的入侵；

（2）潮氣的侵入與銹蝕的累積是一個(gè)緩慢、長期的過程。由于運(yùn)行方式的原因，現(xiàn)在斷路器分合次數(shù)少，斷路器可能在一個(gè)定檢預(yù)試周期內(nèi)才能停電一次，因此，分合閘電磁鐵的動作電壓、線圈直流電阻等測試就顯得尤為重要。對于重要的斷路器，建議縮短上述測試的周期；

（3）巡視過程中定期仔細(xì)檢查機(jī)構(gòu)箱四周所有密封部位涂敷的防水膠是否有龜裂、老化情況。在機(jī)構(gòu)箱防雨檐內(nèi)側(cè)與箱體面板接縫處及機(jī)構(gòu)箱內(nèi)側(cè)箱體面板接縫處涂敷防水膠；

（4）檢查箱體前門和觀察窗的密封條是否存在老化、龜裂情況，檢查和完善機(jī)構(gòu)箱體后側(cè)電纜入口的封堵，與電纜溝隔絕；

（5）將前門密封條改為氣囊式結(jié)構(gòu)，對三相機(jī)構(gòu)箱體后蓋增加第二道氣囊式密封條。

4 總結(jié)

斷路器聯(lián)合GIS可以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)中心對于部分供電線路的遠(yuǎn)程控制與集約化管理。然而，在實(shí)際使用的過程中該體系除了容易產(chǎn)生斷路器自身的系統(tǒng)性問題之外，還由于整合了通訊系統(tǒng)而容易產(chǎn)生通訊問題與環(huán)境問題。本文針對其可能產(chǎn)生的問題及其原因進(jìn)行分類分析，并給出可行的優(yōu)化措施。希望能夠?yàn)楹罄m(xù)的建設(shè)提供指導(dǎo)性意見。

參考文獻(xiàn)

[1]李惜玉，鄭植榕.基于220kV變電站仿真系統(tǒng)的斷路器拒動故障研究[J].中國電力教育，2014（31）：89-90+92.

[2]郭文鑫，文福拴，廖志偉，何祥針，梁俊暉.計(jì)及保護(hù)和斷路器誤動與拒動的電力系統(tǒng)故障診斷解析模型[J].電力系統(tǒng)自動化，2009（24）：6-10+42.

作者單位

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局 廣東省惠州市 516001endprint