探析110kV GIS設備相間短路故障的原因

摘 要：110kV GIS設備在許多領域中都有著不錯的應用，特別是在機場中的應用，使機場中各項設備的供電都變得更加安全、合理。但是，從110kV GIS設備在實際運行過程中情況來看，設備有可能會出現各種類型的故障，相間短路是其中比較常見的一種故障，并且該故障會對設備的運行造成較為嚴重的影響。因此，做好相應的分析工作是必要的。

關鍵詞：GIS設備；相間短路；故障原因

中圖分類號：TM595 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0069-02

GIS設備在具體應用過程中雖然存在許多優勢，但是如果在應用中一旦出現故障，造成的后果往往都十分嚴重，會造成大范圍停電，并會造成較為嚴重的經濟損失，現場維修起來比較復雜，同時受施工現場條件等各項因素的限制，會導致維修需要較長的時間才能完成，因此必須要對GIS設備的出現的故障問題進行分析。

1 GIS設備相間短路故障概況

某機場中采用的GIS變電站進線間隔在具體運行期間，發現了A、B相間短路故障，從而導致設備在具體運行過程中出現了跳閘現象，隨后相關工作人員進行試合操作，但是試合并未成功。在確定了故障已經發生后，利用測距儀器對出現的故障點進行測量，最終確定故障點在線路的12.5km處，作業人員對故障線路進行了檢查，并未發現異常情況，然后進行了再一次送電，但是送電仍然以失敗告終，A、B相間仍然發生短路跳閘現象。在試送電失敗后，對線路中開關設備的具體情況進行排查，通過對SF6的氣體成份進行分析，分析結果顯示，1404氣體室內的SF6氣體中的SO2含量超出了正常運行范圍，因此確定故障的位置位于GIS設備進線電纜側，1404隔離隔離開關氣室處。該機場中采用的GIS變電站主線接線圖如圖1所示。

2 分析相間短路故障的原因

1404隔離開關氣室在出現絕緣故障發生前，系統并未出現異常現象，并且天氣正常，也未出現過壓、保護裝置、系統異常等各種不良情況，基于此，可以斷定故障的出現并非外部原因導致的[1]。初步推導，發現導致1404隔離開關氣室A、B相間絕緣棒絕緣擊穿的原因如下：

（1）絕緣棒自身存在一定缺缺陷，從而引起放電現象。由于產品質量存在問題，或者固化工藝不良，導致絕緣棒內出現大量的氣泡、雜質，這將會導致絕緣棒在具體運行過程中，出現局部放電現象，絕緣棒也就會發生劣化現象，進而會引起設備在運行期間出現相間短路故障，對系統供電造成不良影響。

（2）絕緣板表面會吸附大量的灰塵，這些灰塵的存在，也將會導致絕緣棒在運行期間，沿面發生放電[2]。通過對絕緣棒表面出現的大量的灰塵雜質原因進行分析，可以發現，造成該現象的主要原因是，廠內安裝或現場安裝工藝在具體控制過程中存在不良現象引起的，受強電場因素的影響，室內的灰塵雜質會形成放電通道，最終將會導致裝置在運行過程中發生相間短路，從而將會對供電造成不良影響，甚至會引起安全事故[3]。

下面，通過不同的方式分析絕緣棒在具體應用過程中的斷裂原因進行分析，具體內容如下。

2.1 玻璃化轉變溫度檢測

絕緣棒自身是一種高分子材料，玻璃化轉變是其一種固有屬性，在進行玻璃化轉變過程中，要做好相應的溫度分析，也就是玻璃化溫度。檢測玻璃化溫度，通過檢測結果，可以發現絕緣變形與溫度之間的具體關系，然后依據玻璃化的具體溫度是否滿足廠家的具體需求，對絕緣棒固化工藝是否存在問題做出準確判斷[4]。依據相應的規定，完成對絕緣棒的取樣，并且對樣品進行A、B、C、D編號，具體取樣如圖2所示，檢測結果內容如表1所示。

從目前的情況來看，現階段我國針對絕緣棒玻璃化轉變溫度并沒有一個統一的標準內容，因此在問題分析過程中，對最終檢測結果的判斷，應當依據采用廠家內控標準完成。絕緣棒生產廠家給出的玻璃轉化的具體溫度大小為90℃，因此，通過對四組樣品A、B、C、D的轉變的溫度進行分析，可以發現只有A樣品的轉變溫度與廠家給出的溫度相比低了0.6℃，其它三組樣品的檢測結果的數據都達到了廠家的要求[5]。但是，需要相關人員注意的是，在問題分析過程中需要考慮具體測量期間存在的誤差，因此認為絕緣棒玻璃化溫度符合廠家的具體要求。

2.2 X光檢測

X光檢測實際上就是對X設想進行應用，通過該方式使物品曝光，完成曝光后，在顯示器上顯示圖像?，F階段，通過對X光檢測技術對絕緣件進行檢測，通過檢測可以發現絕緣件內部的存在的裂縫、氣泡、金屬絲等各種不同類型的缺陷。目前，X光檢測技術已經得到了廣泛應用，并且能夠完成對GIS設備絕緣件內部存在的各項缺陷情況的合理檢測。基于此，針對1404隔離開關相間的絕緣棒的檢測可以通過X光完成。在實際檢測期間，應當通過不同的角度完成相應檢測工作，通過檢測結果，并未發現絕緣棒存在的氣泡、裂紋等故障。

2.3 檢測密度

現階段，我國針對絕緣棒密度檢測并沒有統一標準，因此對于最終檢測結果的判斷，應當依據廠家內控標準（密度差不大于0.2g/cm3）。通過表1中的密度測試結果，可以判斷，不同位置的實際密度的波動情況相對較小，樣品間的密度差的大小情況并未超過廠家內控標準的范圍。

通過對1404隔離開關區間進行檢測，最終并未發現絕緣棒存在缺陷，或者固化工藝存在問題的現象。由此可見，絕緣棒自身的質量情況并不是導致絕緣棒在應用過程中被擊穿的原因。

在問題具體分析期間，依據過去運行經驗來看，絕緣棒的表面吸附了大量的雜質，這些雜質的存在，將會導致絕緣棒在具體運行過程中出現沿面發電現象，這種局部持續放電情況的存在，勢必會導致絕緣棒在運行過程中出現故障[6]。因此，可以斷定故障的出現是由于1404隔離開關氣室在現場安裝或廠內安裝時，因為相關施工人員的原因，導致安裝環境的清潔存在問題，并未達到人們期望的效果，降低了隔離開關氣室的清潔性，運行時，由于受到電場作用的影響，導致雜質或灰塵不斷聚集在絕緣板相應的區間內，最終將會導致線路運行過程中發生短路，引起第一次跳閘，受短路調流影響，因為電弧高溫，將會引起高溫，二次合閘，導致絕緣棒中的裂紋進一步加劇，第三次合閘導致絕緣炸裂。由此可見，此處GIS絕緣故障是因為施工現場環境控制不到位造成的。

3 解決GIS絕緣故障的有效措施

通過對某次機場采用的110kV GIS設備在具體應用過程中出現的絕緣故障現象進行詳細分析，通過最終的分析結果可以斷定，在設備組裝過程中，因為相應工作人員在具體工作中的原因，對于具體安裝環境的控制不到位，導致一些灰塵進入到了氣室內，從而引發了GIS絕緣故障。為了避免對相同故障的再次發生，對機場的供電造成不良影響。應當做好以下幾點內容：

（1）加強對組裝GIS部件的控制，特別是要做好設備的絕緣實驗，例如，要做好耐壓試驗、雷電充試驗，以及相應局部放電試驗，做好相應的考核工作。相應的控制工作經驗結果表明，通過絕緣試驗結果能夠真實、快速的反映GIS設備內組裝的具體工藝，依據安裝環境控制過程中存在的各項缺陷內容。

（2）針對GIS設備現場安裝，設備廠家要對安裝環境，以及相應安裝工藝進行控制，并且要嚴格的執行各項工藝要求，確保各項條件都能夠滿足相應的標準。在安裝產品時，要清理干凈導體、屏蔽罩，通過該方式確保產品使用的安全性以及可靠性。

（3）運維GIS設備期間，可以采用超高頻法、超生波法，對局部放電測試工作進行適當加強，對采用的GIS設備展開多方位排查，從而確保設備運行的穩定性。

4 結束語

GIS設備在機場的供電系統中應用，可以機場供電的可靠性得到進一步提高。但是，從其實際應用情況來看，如果不做好相應的分析工作，將會導致設備在應用期間發生相間短路，這將會對線路的運行造成不良影響。因此，要做好相應的分析工作，降低相間短路故障的發生幾率，確保GIS設備應用的安全性。

參考文獻

[1]邱 煒，劉 石.GIS設備現場交流耐壓試驗放電故障定位與分析[J].四川電力技術，2016，39（05）：67～70.

[2]王玉美.變電站GIS設備常見故障處理與技術分析[J].電子技術與軟件工程，2015（17）：249.

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[4]劉建華，郝 捷，趙澤楓，衛 寧.一起GIS設備放電故障分析及對策[J].電測與儀表，2014，51（11）：125～128.

[5]郭秉義，葛愛榮.GIS設備常見故障分析及預防措施[J].內蒙古電力技術，2013，31（05）：101～105+110.

[6]程 浩.GIS設備常見故障分析與處理[J].低碳世界，2013（18）：90～91.

收稿日期：2018-3-15

作者簡介：彭伯麗（1988-），女，助理工程師，本科，主要從事機場高壓供電系統調度及管理工作。