變電站GIS設備的故障診斷與維護

董天兵

摘 要：GIS變電站是指采用GIS設備的變電站，具有占地面積小、運行穩(wěn)定、維護工作量小、對周邊社區(qū)環(huán)境噪音影響小等特點。GIS設備又稱氣體絕緣全封閉組合電器，依靠氣室內(nèi)的絕緣性優(yōu)良的SF6氣體絕緣。雖然GIS設備較高的可靠性，但是運行時間達到一定年限后，也會不同程度出現(xiàn)故障，造成電網(wǎng)運行可靠性降低。本文將如何進行GIS變電站設備進行運維管理，提前發(fā)現(xiàn)故障，降低電網(wǎng)運行風險，開展初步探討。

關鍵詞：GIS;變電站;故障分析;運維管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.104

1 引言

GIS變電站，因設備可靠穩(wěn)定、占地面積小，特別是城市中心土地資源緊張的形勢下，新建的變電站中GIS變電站所占比例很大。GIS設備雖然穩(wěn)定，但是運行中也暴露出一系列故障，表現(xiàn)在：部分國產(chǎn)廠家設備工藝欠佳，機械機構分合不到位導致嚴重電網(wǎng)事故;早期投運的GIS進口設備雖然運行穩(wěn)定，但是面臨二次回路老化、SF6氣體緩慢泄露、GIS氣室微水超標等問題。一旦這些問題暴露，GIS設備解體維修難度和成本都遠遠超出常規(guī)變電設備。只有從招標采購、出廠試驗、運行維護多方面綜合管控，才能保證GIS設備運行穩(wěn)定。

2 總結GIS設備常見故障的分類

GIS設備常見故障有如下幾方面：一是操作機構故障，表現(xiàn)為隔離開關分合不到位，而且封閉氣室無法觀察，造成放電短路，導致大規(guī)模的停電，嚴重影響電網(wǎng)安全;二是局部放電現(xiàn)象，多見于新投運GIS設備，通常因設備安裝階段環(huán)境惡劣，氣室內(nèi)有粉塵或微小生物，或GIS內(nèi)部導體表面光潔度不夠所致;三是GIS氣室內(nèi)SF6氣體緩慢泄漏，通常因為運行年限較長，密封膠圈老化;四是GIS氣室微水超標，同SF6氣體泄露原因一樣，除了運行年限過長原因外，還因GIS設備所處環(huán)境濕度較大，長久運行后環(huán)境中水汽進入氣室內(nèi);五是二次設備老化，控制回路故障頻發(fā)，表現(xiàn)為隔離開關連鎖繼電器損壞，控制回路故障。

3 變電站GIS設備運行維護關鍵點

在對GIS設備常見故障總結的基礎上，需要有針對性的開展運行維護，將發(fā)生幾率較大的故障暴露出來，防患于未然，減小因維護不到位發(fā)生事故的幾率。首先，對斷路器的防拒動檢查。斷路器拒動雖然幾率不高，但是拒動對系統(tǒng)影響巨大，因此該工作凸顯重要性。維護中做好一系列檢查測試：斷路器儲能機構啟動次數(shù)檢查，斷路器觸頭接觸電阻及分段時間測試，傳動軸部位的襯套、及具備輔助作用的開關指示器功能檢測，儲能的時間實施檢測。其次，對于隔離開關機械部位的傳動元件實施檢查工作，包括隔離開關傳動機構，開展機械特性測試，檢驗隔離開關分合指示器精度，確保隔離開關分合到位。另外，對GIS就地控制柜內(nèi)部的各類二次元器件，結合停電進行分合閘保護傳動試驗，同時對連鎖回路、控制回路、儲能回路、告警信號等檢查。最后，加強對SF6氣體壓力檢查。認真開展巡視，對抄錄的SF6氣壓進行比對，盡早發(fā)現(xiàn)氣體泄露。定期開展局放測試，同時利用SF6局放在線監(jiān)控報警系統(tǒng)，第一時間掌握氣室內(nèi)部放電故障。

4 完善變電站GIS設備綜合管理

4.1 完善GIS設備大修維護策略

GIS設備氣體滲漏、微水超標、二次回路老化故障等問題，多數(shù)是因為運行年限過長導致的，這就需要制定合理的檢修策略，定期進行全面大修。氣體緩慢滲漏，更換密封膠圈就可以解決;微水超標，可以通過抽真空更換或過濾SF6氣體解決，也可以同時放置防潮吸附劑延緩微水超標的周期;隔離開關分合不到位，同樣可以結合設備大修進行檢查維護。GIS設備停電解體維護通常是多間隔甚至整段母線停電，對電網(wǎng)運行方式影響較大，因此需要管理部門提前部署，結合系統(tǒng)運行及方式調(diào)整，做好停電規(guī)劃。

4.2 做好新建GIS設備出廠試驗及工程管控

SF6氣體滲漏，密封膠圈安裝工藝差是其原因之一。局部放電現(xiàn)象，同樣是安裝過程管控不到位導致的，在發(fā)生局放故障及投運前耐壓試驗擊穿的案例中，一部分是粉塵及微小生物存留在氣室內(nèi)，另一部分是導體表面不夠光滑，毛刺導致放電。施工隊伍工人素質(zhì)良莠不齊，部分廠家技術人員責任心不強，將會留下施工隱患。因此，做好GIS設備出廠試驗，管控好設備安裝現(xiàn)場環(huán)境及安裝工藝，對GIS變電站設備穩(wěn)定運行有著決定性的基礎意義。

4.3 加強GIS氣體壓力在線監(jiān)測及局放在線監(jiān)測

GIS設備核心是氣體絕緣，氣體絕緣出現(xiàn)故障，將會導致斷路器閉鎖分合閘，造成事故范圍擴大，更嚴重則甚至擊穿爆炸，危及到人身生命安全。SF6壓力在線監(jiān)測，確保報警回路工作正常，可以在第一時間監(jiān)測到壓力微小異常變化，確保SF6氣體壓力正常。局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以監(jiān)測到氣室內(nèi)部瞬時絕緣故障，由運行人員及時采取措施，對于防范重大事故具有重要意義。

4.4 加強對GIS設備制造工藝的控制

GIS設備重大事故背后，與部分廠家設備工藝欠缺有著必然的聯(lián)系。同樣的設備，不同廠家的運行狀況差異巨大，引發(fā)我們對如何把控設備質(zhì)量的深度思考。對于設備制造企業(yè)，面臨如何提升產(chǎn)品制造工藝，對于電網(wǎng)企業(yè)，面臨如何選購高可靠性的電氣設備，GIS設備的可靠性成為雙方的終極目標。

5 結束語

綜上所述，在對GIS變電站的典型故障做到掌握了解的基礎上，變電運行人員必須對可能發(fā)生的故障采取針對性運維措施，但是仍然遠遠不夠，需要追根溯源綜合管理，提升整體設備質(zhì)量、加強出廠管理及施工管控、完善檢修策略定期大修維護，才能充分發(fā)揮GIS設備可靠的本質(zhì)。

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