包鋼71#變電所110kV GIS故障分析與防范措施探討

王茂國，石成國，李永

（包鋼股份工程服務公司 包鋼動供總廠，內蒙古 包頭 014010）

目前，電力是人們日常生產生活使用最為廣泛的能源，我國非常的重視電網建設。隨著經濟的不斷發展，我國逐漸加大電網方面的投資力度，并且逐漸的完善變電站建設，確保人民可以正常用電。GIS 設備本身具有的諸多優勢，使得其在變電站之中得到廣泛的應用，但是我們也不能忽視在日常運行環節GIS 設備因為各種因素的影響導致故障的出現，最終影響變電站的正常工作。

1 GIS 組合電器的簡介與優缺點分析

GIS 一般是由斷路器、接地開關、隔離開關、互感器、連接件、母線等共同組成，這一部分設備或者是部件全部封閉在金屬接地外殼中形成了一個間隔，其內部存在一定壓力的SF6氣體，屬于絕緣介質。一個GIS間隔之中包含了諸多設備，這一種緊湊的設計優點相對突出，但是同樣也存在一定的問題，所以只有合理的分析其優缺點，才可以制定相應的故障維修技術措施。

1.1 優點分析

第一，小型化。GIS 選擇SF6 作為絕緣與滅弧介質，這樣就可以減少占地面積。第二，可靠性高。因為GIS組合電器帶電部分都被封閉在SF6 氣室之中，不會受到外部環境太大的影響，并且內部的隔離開關、斷路器以及接地開關之間都是相互連鎖的。第三，安全性較高。因為GIS 封閉在接地的金屬殼之中，所以也不會存在觸電危險。SF6屬于不燃氣體，沒有火災危險。第四，帶電部分屬于金屬殼體封閉，對于靜電和電磁進行屏蔽，抗電磁干擾能力強，并且噪音小。第五，安裝周期短。在工廠中進行GIS 整機的裝配、調試，等待試驗合格之后，利用單元或者是間隔的形式直接運送到現場。第六，維護方便，但是檢修周期較長。由于GIS 結構的布局較為合理，SF6 氣體滅弧能力較強，因為延長了使用壽命，也有利于日常的維護。

1.2 缺點分析

第一，價格昂貴，會提升變電站整體投資。第二，一旦發生事故，就可能導致被迫停電現象的出現，嚴重時還會進一步加大停電面積，而事故處理難度較大，耗費的時間較長。第三，SF6屬于惰性氣體，無毒，但是要比氧氣重，泄漏之后就會在低洼之處聚集，可能導致運行人員窒息。第四，當GIS 出現絕緣擊穿事故的時候，其內部會有電弧產生，在高溫高壓的作用下，SF6 會分解為硫化氫、氟化氫等劇毒物質，并且附著在母線等設備的表面之上，如果不留心就可能威脅檢修人員的健康。第五，GIS 整體的密封會導致局部放電和內部發熱的故障出現，如果不能及時的處理，就會引發絕緣擊穿等事故。第六，為了避免外殼感應電觸電，對于GIS 接地以及變電站接地的要求就偏高。

2 71#變電所110kV GIS故障分析

2.1 事故現象

2018年7月1日14點05分，83#變電所鋼冶I回距離II段保護動作跳閘，故障相別為A、B相，短路位置測距為3．3km。71#變電所鋼冶I回及所帶110kV I、II段母線，2#主變，35kV II段、10kV II段及配出失電。

鋼冶I回故障跳閘影響4#高爐、鋼管公司1#鑄機、煉鋼廠5#鑄機、動供總廠6#、7#空壓站，跳閘同時，引起83#變電網波動，影響煉鐵廠一燒、三燒，煉鋼廠6#鑄機，長材1#、3#線，軌梁1#、2#線。

2.2 處理經過

事故發生后，動供總廠立即按照事故應急預案及事故處理流程組織設備檢查及恢復送電，于14點56分恢復10kV II段母線送電，16點43分恢復10kV II母全部饋出線路送電；16點47分恢復35kV II段母線送電，17點23分恢復35kV II母全部饋出線路送電。同步安排供電線纜部對鋼冶I回架空線路全線進行巡視檢查；安排工程服務公司動供電氣作業部對鋼冶I回83變、71變兩側進行保護傳動，對71#變側110kV I、II母GIS間隔SF6氣體成分進行測試，對110kV I、II母母線、110kV 1#、2#PT、分段與配出按規程進行耐壓試驗。

2.3 原因分析

（1）鋼冶I回架空線路全線無異常。

（2）71#變電所110kV GIS 組合電器外觀檢查無異常、無異味、無放炮痕跡、無發熱，對所有間隔氣室SF6氣體成分進行檢測，其中110kV 1#PT 間隔避雷器氣室CO含量為103．5ul/L，純度91．68%，試驗結論為：分解物含量很高，內部存在高能量局部放電，引起固體絕緣材料分解，盡快停電處理（2016年12月15日，71#變110kV 1#PT SF6氣體成分測試，CO含量為25．1ul/L，純度99%，試驗結果合格）。

（3）對110kV I、II母及相關設備進行耐壓檢測，結果為110kV 1#PT與避雷器共用間隔耐壓不合格。

（4）鋼冶I回兩側保護復查正常。結論：初步判斷為110kV 1#PT避雷器故障，具體故障元件待解體后進一步確認。

（5）解決措施：①根據GIS運行年限及運行狀況，制定大修計劃。②對于運行年限超過10年的GIS設備內避雷器及絕緣易損件制定更換計劃。③結合我廠GIS設備運行年限，按負荷重要情況，已經上報72#、73#、75#變電所GIS技改計劃，但未批準。我廠根據費用情況，制定110kV設備改造計劃，2018年計劃對74#變電所110kV設備進行改造。④針對GIS設備，修訂檢測項目、周期及標準。

3 71#變電所進一步分析與技術防范措施

110kV GIS 組合電器一般經三階段，逐步演變為故障，首先局部輕微放電，SF6氣體逐步分解產生其他分解物，然后絕緣逐步降低，引發故障。

（1）針對局部放電，可以定期進行局放檢測，使用GIS 局部放電在線測試儀過超高頻電磁波（UHF，又稱特高頻法）及超聲波（AE，又稱聲發射法）體外傳感原理，實現局部放電的檢測和定位，適用于對GIS組合電器的絕緣缺陷進行在線檢測和診斷，對110kV GIS 組合電器輕微放電異音可在幾秒內得到測試結果，是開展狀態監測及故障診斷的有效手段；也可以安裝實時局放檢測儀，建立數據分析系統，實時動態監測。

（2）針對SF6氣體可以開展定期氣體成分檢測，根據氣體含量與純度分析，可以檢查分解物含量是否超標，判定內部是否存在高能量局部放電；也可以安裝實時氣體成分檢測儀，建立數據分析系統，實時動態監測。

（3）定期做絕緣檢測耐壓試驗，根據每年耐壓數據判斷絕緣劣化趨勢。