馬愛軍

（山西潞安集團公司電力中心，山西長治 046204）

0 引言

GIS組合電器在電力系統(tǒng)中具有眾多優(yōu)勢，例如安全、穩(wěn)定、可靠，且利于環(huán)保和占用空間小等[1]，大幅度提高了電力系統(tǒng)運行的安全性能，符合當(dāng)今國家提倡的節(jié)約、集約用地政策[2]，是未來發(fā)展的方向。但是部分企業(yè)供電系統(tǒng)GIS組合器在生產(chǎn)和運行當(dāng)中還存在一些問題。GIS組合電器在現(xiàn)場運行過程中，偶有出現(xiàn)泄漏氣體故障，該氣體主要為氟化物，嚴重威脅了周圍環(huán)境和動植物；GIS組合電器絕緣故障查找困難，不僅影響供電系統(tǒng)運行，因其結(jié)構(gòu)緊湊還給修復(fù)帶來了考驗。GIS組合電器故障嚴重制約了企業(yè)供電系統(tǒng)生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，為此，本文針對部分企業(yè)GIS故障問題，提出改進措施，以期解決現(xiàn)在面臨的難題，提高設(shè)備使用年限。

1 GIS組合電器構(gòu)成

電力中心的GIS組合電器主要由兩大部件構(gòu)成，分別為外殼和元器件。GIS組合電器元器件主要包含斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、進出線以及各種開關(guān)等，如圖1所示。GIS組合電器外殼主要為金屬構(gòu)成的筒狀物，在導(dǎo)電桿和絕緣封閉腔內(nèi)注有一定量的SF6氣體，該氣體的作用的是絕緣和充當(dāng)滅弧介質(zhì)[3]。

某企業(yè)供電系統(tǒng)的GIS組合電器殼體采用的是三相共筒式，目的是減少斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)繁冗的連接、各種線體纏繞，提高其安全可靠性。

圖1 GIS組合電器構(gòu)成元件三維示意圖

2 GIS組合電器故障分析

2.1 典型故障統(tǒng)計

（1）某企業(yè)110 kV變電站#2主變側(cè)的11025刀閘氣體室發(fā)生報警，經(jīng)過立即斷電檢查，刀閘室的SF6氣體壓力值太低，原因是GIS室與外室接出線口的法蘭連接處封閉不嚴，導(dǎo)致氣體外泄。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，膠圈老化和瓷套老化是導(dǎo)致氣體泄漏的根本原因。

（2）某企業(yè)110 kV變電站的GIS組合電器的1F1兩側(cè)啟動保護動作，但是開關(guān)跳閘閉合不成功。對此，斷電對其檢查，線路CT和1F1C0地刀段之間的絕緣子表面有損毀痕跡，經(jīng)過分析，主要是因放電產(chǎn)生損傷。本質(zhì)是GIS組合電器在安裝過程中，一些灰塵或者微小雜質(zhì)滲透在絕緣體內(nèi)，導(dǎo)致設(shè)備在運行中因電流而發(fā)生放電燒壞絕緣體。

該企業(yè)對這幾年GIS組合電器運行中的故障進行統(tǒng)計，主要故障為SF6氣體泄漏、絕緣故障等[4]，造成的原因是制造、選材或者設(shè)計、安裝誤差和失誤，為此，針對這些故障，本文提出改進措施，以提高GIS組合電器的壽命。

2.2 組合電器絕緣缺陷

GIS組合電器絕緣故障分為4大類，即氣隙缺陷、金屬污染、導(dǎo)電微粒雜質(zhì)、高壓導(dǎo)體突出。氣隙缺陷主要是在制造時產(chǎn)生的，裝配誤差引起導(dǎo)體產(chǎn)生氣隙或者環(huán)氧樹脂熱漲內(nèi)縮產(chǎn)生內(nèi)部空隙，氣隙帶來的危害主要為組合電器元器件表面放電。金屬污染是在安裝生產(chǎn)中GIS組合電器內(nèi)部存在的一些金屬微粒造成，這些金屬微粒在電場作用下產(chǎn)生運動，給設(shè)備帶來危害。導(dǎo)電微粒雜質(zhì)是細小顆粒在GIS組合電器中的金屬管內(nèi)獲得電荷，從而在電場中形成微電流，對組合電器形成的電流、電場影響，電流、電場超過一定程度，嚴重影響組合電器工作。高壓導(dǎo)體突出是生產(chǎn)GIS組合電器時受工藝影響產(chǎn)生，例如焊接疤痕、毛刺等未被清理，在氣體室內(nèi)形成突出的高壓導(dǎo)體，嚴重影響組合電器的絕緣性。

2.3 組合電器SF6泄漏故障

GIS組合電器泄漏SF6氣體，氣體室的氣體密度降低，引起組合電器內(nèi)部絕緣性能降低，而且會給與組合電器相關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備造成安全隱患[5]。GIS組合電器分支泄漏氣體主要是盆式絕緣子與法蘭連接出現(xiàn)問題，連接處出現(xiàn)松動，密封性質(zhì)量差；母線漏氣原因是伸縮節(jié)質(zhì)量較差，緊固螺栓力矩不夠，未嚴密封實，另外就是組合電器隨著時間推移，長期運行造成密封圈受磨損而出現(xiàn)松動。SF6氣體泄漏不僅影響設(shè)備安全運行，而且會危及工作人員生命安全，成為GIS組合電器運行中的重大安全隱患。

3 GIS組合電器改進方案

3.1 絕緣故障

GIS組合電器出現(xiàn)絕緣故障主要是因為設(shè)計的沿面爬電距離較短和盆式絕緣子兩端電極不合理，為了改善此種情況，在設(shè)計時充分考慮沿面爬電距離，適當(dāng)增大GIS組合電器絕緣子爬電距離，增強絕緣子抗干擾力；改變盆式絕緣子兩端圓角，將其設(shè)計成為曲率變化緩慢的橢圓形。

在安裝和生產(chǎn)過程中，嚴控GIS組合電器清潔度。清理生產(chǎn)和安裝周圍環(huán)境，裝配工人必須穿戴專用工作服，盡量縮短裸露空氣時間，在安裝中確保母線（改進后的母線安裝結(jié)構(gòu)如圖2所示）和氣體腔內(nèi)表面光潔度，所用磁場場強均勻。GIS組合電器的元器件必須為合格產(chǎn)品，后續(xù)監(jiān)管力度加大，及時排除一切隱患。

圖2 GIS組合電器改進后的母線結(jié)構(gòu)

3.2 氣體泄漏故障改進

為減少GIS組合電器故障，提高整個電力中心安全性，保障人員安全，對GIS組合電器出現(xiàn)的SF6氣體泄漏，采取5個方面的措施。（1）嚴格把關(guān)生產(chǎn)工藝，對產(chǎn)品供應(yīng)方提出更高質(zhì)量要求，必須保障組合電器在生產(chǎn)過程中設(shè)備質(zhì)量和密封效果。（2）現(xiàn)場運行加大現(xiàn)場巡查監(jiān)測，采用SF6氣體檢測儀安裝在組合電器周圍，時時監(jiān)控是否有SF6氣體泄露，進而采取防控措施。（3）定期排查核實密封圈、盆式絕緣子與法蘭連接處等密封效果，并及時補充防水膠，防止因密封不嚴出現(xiàn)氣體泄漏故障。（4）跟蹤監(jiān)視組合電器母線伸縮節(jié)變化情況，若伸縮節(jié)變化量過大，這時需要引起重視，立即對該母線伸縮節(jié)進行處理。（5）組合電器無論是在安裝或者運行，必須嚴格按照使用標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保組合電器在最佳狀態(tài)下運行。

4 運行中的故障處理

2018年9月27日，該企業(yè)對供電系統(tǒng)開關(guān)氣室進行氣體檢測，發(fā)現(xiàn)有SF6氣體存在，說明運行中的GIS組合電器存在泄漏氣體故障，若不及時解決，將會對工作人員造成嚴重威脅。

立即停止GIS組合電器運行，對其解體檢查。從檢查結(jié)果來看，組合電器的端蓋出現(xiàn)雙電電弧熏黑痕跡，絕緣子也被不同程度熏黑，圖3所示為GIS組合電器運行故障后檢查結(jié)果。引起端蓋和絕緣子被熏黑的是存在電弧微塵等雜質(zhì)放電作用造成的，受電弧影響，絕緣子與法蘭連接處的密封性受到了沖擊，造成氣體泄漏。不過，因為發(fā)現(xiàn)較早，雜質(zhì)分散狀態(tài)和存有量較少，沒有引起大面積電弧，只是GIS組合電器局部被電弧，否則將會造成嚴重后果。

圖3 外部檢查GIS組合電器

針對該故障，為了嚴防氣體泄漏，在端蓋上和絕緣子之間增加彈簧，密封圈涂上一層防水膠，并對其進行放電測試，在確保無氣體泄漏后才能進行生產(chǎn)運行。為防止絕緣子出現(xiàn)故障，對其進行套管處理，出線套管實物如圖4所示。通過對GIS組合電器故障處理后，設(shè)備運行穩(wěn)定，安全性得到了有效保障，提高了供電系統(tǒng)生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益。

圖4 GIS組合電器出線套管

5 結(jié)束語

本文針對企業(yè)供電系統(tǒng)GIS組合電器絕緣故障和氣體泄漏問題，對故障產(chǎn)生原因進行分析，提出了故障改進方案，主要得出以下結(jié)論：

（1）GIS組合電器裝配誤差、存在金屬微粒、導(dǎo)電微塵、高壓突體是產(chǎn)生絕緣故障原因，盆式絕緣子與法蘭連接松動、密封性差、伸縮節(jié)變化、密封圈受損產(chǎn)生SF6氣體泄漏；

（2）針對GIS組合電器絕緣子缺陷和氣體泄漏問題，從設(shè)計、生產(chǎn)和后續(xù)運行監(jiān)管3個環(huán)節(jié)提出了改進方案；

（3）處理現(xiàn)場運行中的GIS組合電器故障，說明提出的改進方案有效、可行，解決了企業(yè)面臨的難題。