摘 要：室外GIS設(shè)備是變電站中的核心設(shè)備，其內(nèi)部放電故障將會(huì)影響變電站供電安全可靠性。針對(duì)GIS設(shè)備故障危害，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變電站室外GIS設(shè)備內(nèi)部故障發(fā)生的原因和檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)，以便提高GIS設(shè)備故障處理效率。最后，結(jié)合變電站GIS設(shè)備I母電流互感器間隔氣室SF6絕緣氣體氣壓下降故障處理實(shí)例，對(duì)變電站室外GIS設(shè)備故障處理技術(shù)措施進(jìn)行了詳細(xì)分析，從GIS設(shè)備故障處理后投運(yùn)試驗(yàn)效果可知，所采取的處理方案正確，故障得到有效處理。

關(guān)鍵詞：變電站； 室外GIS設(shè)備； 電流互感器； 故障處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TN91134 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X（2012）22018302

0 引 言

GIS高壓組合開(kāi)關(guān)設(shè)備，在變電站工程中已成為應(yīng)用較為成熟的集成設(shè)備，其在變電站中發(fā)揮非常重要的功能。由于GIS中所有高壓電器設(shè)備均密封在金屬外殼內(nèi)部，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，需要借助各種故障檢測(cè)技術(shù)方法來(lái)對(duì)故障進(jìn)行診斷和定位，不容易直觀快速查找出設(shè)備故障原因，從而大大影響了GIS設(shè)備故障排查效率，增長(zhǎng)了故障檢測(cè)和排除時(shí)間。因此，對(duì)GIS常見(jiàn)故障及其處理措施進(jìn)行系統(tǒng)歸納研究，以便再遇到類(lèi)似故障時(shí)工作人員能夠快速采取有針對(duì)性的檢測(cè)方法和故障檢測(cè)手段，及早確定故障原因和故障類(lèi)型，縮短故障排除時(shí)間就顯得尤為重要［13］。

1 變電站室外GIS內(nèi)部放電故障產(chǎn)生原因

GIS設(shè)備內(nèi)部主要缺陷包括：固體絕緣材料存在內(nèi)部缺陷，如絕緣子在澆注制造過(guò)程中由于制造工藝等原因存在空穴缺陷；GIS設(shè)備內(nèi)殘留一些自由導(dǎo)電微粒雜質(zhì)，如金屬碎屑、金屬顆粒等，這些導(dǎo)電微粒雜質(zhì)大多是在制造、安裝等過(guò)程中，由于工藝選擇不到、質(zhì)量監(jiān)管力度不夠不到位等原因造成；GIS設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)體表面存在突出物，如毛刺、尖角等，這些突出部位很容易引起GIS設(shè)備發(fā)生電暈放電問(wèn)題。GIS設(shè)備運(yùn)行在穩(wěn)定電壓環(huán)境下，通常不會(huì)引發(fā)突出物缺陷發(fā)生絕緣擊穿，而在沖擊電壓作用下，就很容易導(dǎo)致缺陷部位發(fā)生絕緣擊穿；導(dǎo)體由于長(zhǎng)期熱、磁效應(yīng)作用，出現(xiàn)接觸不良等缺陷。GIS設(shè)備內(nèi)部發(fā)生的局部放電故障，大多數(shù)與GIS設(shè)備生產(chǎn)廠家和安裝施工單位的質(zhì)量監(jiān)管水平有關(guān)［45］。

2 變電站室外GIS內(nèi)部放電故障常用檢測(cè)方法

當(dāng)GIS設(shè)備發(fā)生局部放電故障時(shí)，就可能引起GIS氣室外SF6絕緣氣體在強(qiáng)烈熱效應(yīng)和電流作用下發(fā)生氣體分解或發(fā)光現(xiàn)象。GIS設(shè)備發(fā)生局部放電故障時(shí)所引起的物理和化學(xué)變化特征，均可以作為GIS局部放電故障檢測(cè)信號(hào)，也就是通過(guò)相應(yīng)的基礎(chǔ)上措施，有效檢測(cè)GIS設(shè)備故障時(shí)的這些異常特征值，便可以準(zhǔn)確可靠的進(jìn)行GIS設(shè)備故障定位和及其發(fā)展演變情況判斷［6］。

2.1 超高頻檢測(cè)法

當(dāng)GIS高壓組合開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，則會(huì)伴隨出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，因此，利用局部放電檢測(cè)可以有效檢測(cè)出GIS設(shè)備發(fā)生的該類(lèi)型故障。由于GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)具有良好波導(dǎo)體特性，UHF（超高頻電信號(hào)）可以在這些導(dǎo)體中有效傳播。因此，利用超高頻局部放電檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，當(dāng)GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沒(méi)有任何故障阻隔時(shí)，電信號(hào)衰減極??；而當(dāng)電信號(hào)經(jīng)過(guò)不連續(xù)或受阻部位時(shí)，如：盆式絕緣子、套管轉(zhuǎn)角、或者T節(jié)點(diǎn)時(shí)，電信號(hào)就會(huì)較小。UHF電信號(hào)在經(jīng)過(guò)一個(gè)絕緣子時(shí)，其信號(hào)大致衰減3～6 dB。因此，可以利用電信號(hào)衰減程來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)出GIS內(nèi)部局部放電故障發(fā)生部位。超高頻局部放電檢測(cè)方法在故障檢測(cè)故障中，可以有效避開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)存在的電暈干擾，從而提高故障檢測(cè)可靠性和故障定位準(zhǔn)確性，是目前國(guó)內(nèi)外比較常見(jiàn)的檢測(cè)方法，且很多變電站在GIS特殊設(shè)備部位已在設(shè)計(jì)或技術(shù)改造過(guò)程中，安裝了超高頻局部放電實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以確保GIS設(shè)備運(yùn)行安全可靠性［78］。

2.2 SF6氣體組分分析技術(shù)

在GIS設(shè)備內(nèi)部發(fā)生放電和過(guò)熱故障時(shí)，GIS內(nèi)部SF6絕緣氣體就會(huì)在強(qiáng)熱等效應(yīng)下，與水分發(fā)生分解作用，就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成SOF2，SO2，HF，以及SO2F2等特征氣體，也就是說(shuō)可以通過(guò)相應(yīng)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)SF6絕緣氣體中的特征氣體的含量，就可以判斷GIS設(shè)備內(nèi)部是否存在故障。但這種方法只能檢測(cè)出GIS設(shè)備內(nèi)部是否發(fā)生故障，很難進(jìn)行故障準(zhǔn)確定位。因此，其在變電站GIS設(shè)備故障檢測(cè)中的應(yīng)用還有待進(jìn)一步加深研究。

2.3 紅外測(cè)溫技術(shù)

室外GIS設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)導(dǎo)體接觸不良、絕緣件絕緣性能下降、金屬罐體渦流、以及感應(yīng)電流流過(guò)接觸不良?xì)んw等，就導(dǎo)致GIS設(shè)備出現(xiàn)劇烈發(fā)熱問(wèn)題。因此，利用具有較高測(cè)溫精度的紅外測(cè)溫技術(shù)，可以有效發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備內(nèi)發(fā)生的上述故障缺陷。但由于引起GIS內(nèi)部發(fā)熱的因素較多，加上GIS設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，利用單純的紅外測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行GIS故障診斷的在線測(cè)控系統(tǒng)，還需要進(jìn)一步加深研究和實(shí)踐應(yīng)用完善［9］。

2.4 超聲波檢測(cè)技術(shù)

GIS設(shè)備內(nèi)部因絕緣故障而出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象時(shí)，故障演變過(guò)程中就會(huì)伴隨有聲波信號(hào)，也就是說(shuō)可以采用超聲波檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)GIS設(shè)備內(nèi)部局部放電故障而產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，且該檢測(cè)方法還具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部故障進(jìn)行有效檢測(cè)，同時(shí)還可以對(duì)放電部位進(jìn)行準(zhǔn)確定位。另外，利用超聲波檢測(cè)由于超聲波測(cè)技術(shù)，可以對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部因元件松動(dòng)引起的振動(dòng)現(xiàn)象聲波信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，便于變電站檢修維護(hù)人員采取有效技術(shù)措施進(jìn)行故障排除，有效提高GIS設(shè)備運(yùn)行可靠性［10］。

3 變電站室外GIS設(shè)備故障處理實(shí)例分析

3.1 故障現(xiàn)象

某變電站室外GIS設(shè)備在交接試運(yùn)行過(guò)程中，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均符合要求，于是投入電網(wǎng)進(jìn)行正式并網(wǎng)運(yùn)行。但在投運(yùn)后第3個(gè)月，變電站運(yùn)行人員在正常巡視工作中發(fā)現(xiàn)變電站I母電流互感器間隔氣室中壓力出現(xiàn)偏低現(xiàn)象，同時(shí)變電站GIS設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中也發(fā)出氣室壓力偏低報(bào)警信號(hào)。該氣室的SF6壓力信號(hào)已由正常投運(yùn)時(shí)的0.45 MPa降低到0.38 MPa，于是向相關(guān)主管部門(mén)上報(bào)GIS設(shè)備故障，要求變電站檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)GIS設(shè)備氣壓降低故障進(jìn)行故障檢測(cè)和排除處理。

3.2 故障排除

變電站檢修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首選利用測(cè)量精度較高的專(zhuān)用SF6氣體檢漏儀對(duì)I母電流互感器氣室可能存在的泄漏點(diǎn)進(jìn)行查找。經(jīng)過(guò)檢修人員仔細(xì)查找后，發(fā)現(xiàn)在I母電流互感器氣室間隔中的U相氣室管路安裝連接部位，存在一泄漏點(diǎn)，于是初步判斷GIS設(shè)備發(fā)生的絕緣氣體壓力下降故障來(lái)源于此。認(rèn)真檢查GIS設(shè)備其他氣室壓力，確認(rèn)不存在其他泄漏點(diǎn)。

3.3 故障原因分析

變電站檢修人員在對(duì)GIS設(shè)備I母電流互感器氣室的歷時(shí)運(yùn)行氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析后，結(jié)合GIS設(shè)備氣室漏氣情況，認(rèn)為I母電流互感器U相連接部位發(fā)生的絕緣氣體泄漏的主要原因，是設(shè)備該連接部件在安裝過(guò)程中，沒(méi)有做到完全徹底清潔干燥處理，安裝施工質(zhì)量監(jiān)控不到位，導(dǎo)致GIS設(shè)備該部位安裝存在安全隱患，在正式投運(yùn)后出現(xiàn)SF6絕緣氣體泄漏氣壓下降故障。

3.4 故障處理

在完成所有GIS設(shè)備故障檢修前期準(zhǔn)備工作后，并多次確定故障排除現(xiàn)場(chǎng)安全和技術(shù)水平均滿(mǎn)足GIS設(shè)備檢修條件時(shí)，檢修人員決定對(duì)GIS采取帶電檢修故障處理。首先利用專(zhuān)門(mén)檢修工具略微旋松有泄漏點(diǎn)得管路，然后利用GIS設(shè)備氣室外外氣壓差將SF6氣體從管路安裝部位沖出，以帶走安裝過(guò)程中預(yù)留在金屬殼體處的微塵。在確認(rèn)該泄漏點(diǎn)部位殘余微塵被徹底吹掉清理完后，立即旋緊管路。在旋緊管路后，對(duì)I母電流互感器氣室進(jìn)行補(bǔ)氣操作，直到該氣室氣壓達(dá)到設(shè)計(jì)0.45 MPa要求為止，并再用SF6氣體檢漏儀對(duì)I母電流互感器氣室間隔進(jìn)行氣體泄漏檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氣體泄漏問(wèn)題，于是并網(wǎng)運(yùn)行。再經(jīng)過(guò)故障排除后的1個(gè)月在線動(dòng)態(tài)跟蹤觀察后， 發(fā)現(xiàn)該氣室中的SF6氣體壓力