摘 要：本文通過分析變電站GIS在運行過程中發(fā)生的典型故障，通過現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)可能引起故障的原因，并提出具體解決措施，同時從設(shè)計、安裝工藝、運行維護(hù)等多方面提出改進(jìn)建議，為GIS設(shè)備的安全運行打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：GIS；絕緣性能；密封性

中圖分類號：TM595 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0046-02

前 言

GIS（SF6全封閉組合電器）相比常規(guī)的變電站一次設(shè)備具有體積小，占用空間小，故障率低，運行可靠性高，維護(hù)工作量小等優(yōu)點，在110kV及以上變電站逐漸廣泛使用。GIS設(shè)備現(xiàn)場安裝要求非常高，在安裝過程中稍有不慎容易留下安全隱患。當(dāng)GIS設(shè)備發(fā)生故障，尤其是內(nèi)部故障時，由于GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障查找比較困難，現(xiàn)場停電檢修時間長，停電影響范圍廣，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行影響很大。本文對變電站GIS試驗典型故障進(jìn)行分析研究，并從產(chǎn)品出廠質(zhì)量控制、現(xiàn)場安裝調(diào)試及運行維護(hù)等各個環(huán)節(jié)來提出建議，以降低GIS設(shè)備的故障率。

1 絕緣故障

1.1 典型案例分析

某500kVGIS開關(guān)站I母兩套母差保護(hù)動作，試驗人員在設(shè)備解體后檢查發(fā)現(xiàn)I母某間隔的母線刀閘A相SF6氣室與CT氣室間的盆式絕緣子發(fā)生了放電閃絡(luò)故障，刀閘內(nèi)部被擊穿，盆式絕緣子有明顯的燒傷裂痕，刀閘傳動桿及氣室外罩有損壞現(xiàn)象。故障原因分析如下：盆式絕緣子是環(huán)氧澆注件，在生產(chǎn)過程中受多重因素的影響如固化時間、溫度等，內(nèi)部存在氣隙或氣孔，存在隱患。盆式絕緣子在運行過程產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)一步擴大了隱形缺陷，而長期的局部放電再次加劇了隱患，直到達(dá)到臨界條件時引發(fā)了絕緣擊穿。

1.2 常見故障原因分析與解決措施

GIS發(fā)生絕緣故障主要的兩大表現(xiàn)為局部放電和內(nèi)部閃絡(luò)擊穿，最常見且影響最大的是閃絡(luò)擊穿，一般發(fā)生在支持絕緣子、盆式絕緣子上，還有就是斷路器絕緣拉桿斷裂而引起相對低擊穿短路。

1.2.1 盆式絕緣子沿面放電

盆式絕緣子沿面爬電距離不夠是盆式絕緣子沿面放電的主要原因之一。一般而言，盆式絕緣子的爬電距離的設(shè)計都是以沒有外界因素干擾為前提剛好達(dá)到臨界點的。但在設(shè)備運行中，并不能完全排除安裝工藝的不良，以及運行環(huán)境因素中導(dǎo)電粒子的影響，這就容易導(dǎo)致盆式絕緣子在運行過程中發(fā)生沿面放電閃絡(luò)。所以，應(yīng)將上述影響因素綜合考慮，在設(shè)計時適當(dāng)增加盆式絕緣子的爬電距離，以提高其抗干擾能力。

1.2.2 GIS內(nèi)部存在大量自由微粒

GIS內(nèi)部存在大量自由微粒如電弧粉塵等形成放電通道，從而發(fā)生局部放電而產(chǎn)生不良后果。GIS內(nèi)部自由微粒一般來自安裝現(xiàn)場環(huán)境，而在GIS安裝過程中嚴(yán)格執(zhí)行安裝標(biāo)準(zhǔn)，如將氣室露空時間盡量縮到最短，對暫時無法封閉的氣室必須采用臨時封蓋措施，安裝調(diào)試人員必須穿戴專用的工作服等，可以有效的降低GIS內(nèi)部自由微粒。

1.2.3 懸浮電位放電

GIS設(shè)備氣室外殼內(nèi)部表面或?qū)w表面如果存在毛刺，會影響設(shè)備在運行過程中電場的均勻分布，使得局部電場強度劇增，導(dǎo)致在GIS內(nèi)部絕緣薄弱處產(chǎn)生懸浮放電，從而產(chǎn)生不良影響。所以，在安裝調(diào)試時必須檢查和保證GIS設(shè)備氣室外殼內(nèi)部表面或?qū)w表面的光潔度，保證沒有毛刺。

2 密封不良

2.1 典型案例分析

運行人員在某110kV GIS變電站巡視時發(fā)現(xiàn)E06間隔的Q1Q62氣室和E05間隔斷路器氣室發(fā)現(xiàn)泄漏，試驗人員現(xiàn)場檢查后判斷為E06間隔的Q1Q62氣室的斷路器拐臂處及密度繼電器接頭處漏氣。故障原因分析如下：斷路器拐臂處采用了三組唇型密封圈，其中一組唇口朝外裝配只有起到抽真空時密封效果，沒有內(nèi)部SF6氣體密封作用。而另外兩組唇口朝內(nèi)裝配，以達(dá)到雙重密封SF6氣體的效果。造成此次SF6氣體泄漏的原因是兩組中的內(nèi)側(cè)一組密封圈唇口外翻，經(jīng)判斷應(yīng)該是安裝人員在安裝調(diào)試過程中將和密封圈配合的花鍵軸拔離原位置后，復(fù)位時并沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)密封圈外翻，沒有安裝正確。而在設(shè)備運行中，斷路器的分合閘動作會磨損外翻的密封圈，同時SF6氣體具有0.6MPa壓強不斷的向外頂開外翻的唇口，而導(dǎo)致變形的密封圈將第二道密封圈（兩組內(nèi)裝的密封圈的另外一個）壓住，形成泄漏通道。

這是一起由于安裝調(diào)試工藝導(dǎo)致密封圈密封性能受到影響而發(fā)生的SF6氣體泄漏事件。

2.2 常見故障原因分析與解決措施

GIS密封不良主要表現(xiàn)為SF6氣體泄漏，而SF6氣體泄漏會使其密度和純度發(fā)生變化，會直接影響到高壓斷路器的滅弧性及絕緣性能，影響很惡劣。而SF6氣體泄一般發(fā)生在充氣閥、壓力表及法蘭密封面上。目前國內(nèi)變電站GIS一般采用進(jìn)口高品質(zhì)充氣閥和壓力表，發(fā)生氣體泄漏的概率很低。所以，SF6氣體的主要泄漏點在于法蘭密封面，可以從產(chǎn)品質(zhì)量控制及現(xiàn)場安裝調(diào)試等方面去分析。

2.2.1 橡膠圈材質(zhì)不合格

很多變電站的GIS設(shè)備在投運初期并沒有出現(xiàn)密封性不良的問題，而是隨著運行時間增加卻發(fā)生了明顯的泄漏現(xiàn)象。這一般都是由于使用的橡膠密封圈材質(zhì)不合格，在設(shè)備運行一段時間后彈性失效導(dǎo)致的。GIS使用最廣泛的密封圈是采用橡膠材質(zhì)的，應(yīng)從回彈性、壓縮后的永久變形率及硬度來綜合考慮其使用的材料，目前普遍采用的材質(zhì)為三元乙丙橡膠。

2.2.2 法蘭密封面處理不當(dāng)

對法蘭密封面處理不當(dāng)最常見也是最容易發(fā)現(xiàn)泄漏的部件。處理法蘭密封面的關(guān)鍵在于密封槽，要求安裝前，在法蘭密封面不能留下任何徑向貫穿劃痕的前提下，將密封槽及密封面中的密封脂清潔干凈，這對安裝人員的施工工藝要求非常高。

2.2.3 法蘭密封面對接工藝不合格

如果兩個罐體對接的中心線不對稱，會在法蘭密封結(jié)合面上產(chǎn)生極大的扭矩從而導(dǎo)致密封圈移位而脫離密封槽，從而造成密封性不良。所以，為了避免此類情況的發(fā)生，應(yīng)在罐體拼接時應(yīng)用定位棒引導(dǎo)定位法蘭密封面，緩慢勻速對接靠攏，并按對稱均衡原則插入并緊固螺栓。

2.2.4 密封圈的密封工藝不過關(guān)

密封圈的質(zhì)量問題是引發(fā)SF6泄漏的原因氣體泄漏的原因之一，而對于密封圈的檢查和清潔工作如果不到位，如上述發(fā)生SF6氣體泄漏案例，同樣會引起缺陷。一般通過外觀檢查可發(fā)現(xiàn)密封圈一般性缺陷，如表面凹凸不平或有裂痕等。但對于內(nèi)部空腔問題，只能通過實驗人員借助真空硅脂來判斷。具體做法如下：在密封圈上抹上真空硅脂，用一只手的兩根手指捏緊密封圈，然后另外一只手來緩慢拉伸，通過捏緊密封圈的手指感覺來判斷是否存在內(nèi)部空腔問題。而目前比較棘手的是沒有有效的手段來檢測密封性塑性變形的缺陷，只能是通過防范性措施來盡量減少此類缺陷：在最后一次封閉氣室時強制要求使用新的密封圈。

3 其他典型故障

除了上述兩類故障外，還有其他典型故障如元件機械特性缺陷。最典型常見的機械特性故障是斷路器操動機構(gòu)液壓機構(gòu)故障，表現(xiàn)為控制閥失靈和漏油，從而引發(fā)斷路器誤跳，閉鎖而不得不停運。目前國內(nèi)通過推廣缺性能極佳的彈簧儲能液壓機構(gòu)來減少儲能機構(gòu)的缺陷率，同時注重壓力容器及管道的密封性能以減少漏油現(xiàn)象發(fā)生。

4 結(jié)束語

針對變電站GIS試驗典型故障進(jìn)行分析表明，故障發(fā)生的原因大多數(shù)是由于產(chǎn)品質(zhì)量不合格，安裝工藝控制不嚴(yán)格以及運行維護(hù)不當(dāng)引起的。為了提高GIS安全運行可靠性，應(yīng)從嚴(yán)格控制產(chǎn)品出廠質(zhì)量，提高現(xiàn)場安裝調(diào)試質(zhì)量，保證交接試驗全面合格，認(rèn)真做好日常維護(hù)檢查，降低故障發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-8-11