劉蜀江

（北海高新技術(shù)創(chuàng)業(yè)園發(fā)展有限公司，廣西北海 536000）

0.引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展和城市電能供應(yīng)要求的不斷提高，城市供電系統(tǒng)運(yùn)行壓力逐步增大，電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓、整體容量和故障發(fā)生頻率均逐步增加。在此背景下，電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)部空間出現(xiàn)絕緣故障的可能性也隨之增加，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致電能供應(yīng)系統(tǒng)整體效能的下降，導(dǎo)致電能供應(yīng)體系停止工作，最終給電力企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。因此，有必要對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS的內(nèi)部絕緣體系進(jìn)行研究，找到電氣開關(guān)設(shè)備GIS絕緣故障探查和解決方法，構(gòu)建事前預(yù)防和事中處理相結(jié)合的故障排查機(jī)制，對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS可能涉及的故障因素進(jìn)行深度分析，從而切實(shí)提高GIS內(nèi)部絕緣的故障檢修效率。

1.電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)部絕緣主要故障

1.1 零部件制造缺陷及機(jī)械損傷

電氣開關(guān)設(shè)備GIS零部件制造缺陷及機(jī)械損傷是內(nèi)部絕緣的主要故障之一，在幾種不同的缺陷因素中占據(jù)著較大的比例，圖1即為幾種不同類型缺陷造成的故障[2]。通常情況下，電氣開關(guān)設(shè)備GIS零部件主要包括絕緣拉桿、絕緣支柱等構(gòu)件，在生產(chǎn)構(gòu)件的過程中制造缺陷和機(jī)械損傷是影響電氣開關(guān)設(shè)備GIS絕緣性的關(guān)鍵內(nèi)容，在實(shí)際應(yīng)用過程中主要表現(xiàn)為設(shè)備表面出現(xiàn)裂紋、設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)氣泡和設(shè)備內(nèi)含金屬元素存在雜質(zhì)。就設(shè)備表面出現(xiàn)裂紋問題而言，在電氣開關(guān)設(shè)備GIS制作生產(chǎn)過程中，機(jī)械自身構(gòu)件強(qiáng)度較差，因此很容易導(dǎo)致制成的設(shè)備應(yīng)力釋放和消解后出現(xiàn)局部裂紋。在工程的預(yù)制過程和后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)的安裝過程中，裝配操作不適宜或者螺栓拉緊力作用受力面不均勻等問題的出現(xiàn)都會(huì)導(dǎo)致最終現(xiàn)場(chǎng)母線出現(xiàn)殘余應(yīng)力留存導(dǎo)致的局部裂紋。在現(xiàn)場(chǎng)安裝構(gòu)件的過程中，現(xiàn)場(chǎng)施工的碰撞或者蠻力施工會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)裂紋[3]。此外，如果電氣開關(guān)設(shè)備GIS間存在微小裂痕，在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中，外界環(huán)境荷載力的作用最終會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)較長(zhǎng)的貫穿性裂紋，使得電氣開關(guān)設(shè)備GIS表面的電壓參數(shù)值出現(xiàn)較大波動(dòng)，嚴(yán)重的甚至?xí)苯訉?dǎo)致絕緣性能下降。

圖1 電氣開關(guān)設(shè)備GIS故障原因及其發(fā)生概率

1.2 絕緣零件的表面積累粉塵雜質(zhì)

絕緣零件的表面積累粉塵雜質(zhì)也是影響電氣開關(guān)設(shè)備GIS的重要因素，由于電氣開關(guān)設(shè)備GIS運(yùn)行環(huán)境中的粉塵雜質(zhì)不能得到完全意義上的消除，因此，GIS表面在長(zhǎng)時(shí)間的工作后出現(xiàn)粉塵的累積也就不可避免[4]。在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的裝配、現(xiàn)場(chǎng)組建和運(yùn)輸車裝載過程中，周邊環(huán)境中出現(xiàn)的粉塵或者雜質(zhì)、汗?jié)n、水漬等污染防不勝防，都可能在后續(xù)的不嚴(yán)密清查過程中留下一定的安全隱患，最終導(dǎo)致電氣開關(guān)設(shè)備GIS在隱蔽處出現(xiàn)金屬微?；蛘叻勰┪⒘５睦鄯e。

1.3 導(dǎo)體的表面出現(xiàn)毛刺和劃痕

在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的運(yùn)行過程中，導(dǎo)體表面出現(xiàn)了一定的劃痕或者毛刺，亦是GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能不能得到充分發(fā)揮的重要原因。電氣開關(guān)設(shè)備GIS的毛刺或劃痕通常是在構(gòu)件的生產(chǎn)制造或工業(yè)化組裝過程中出現(xiàn)的，絕大多數(shù)是設(shè)備所在空間范圍內(nèi)的工人工作不嚴(yán)謹(jǐn)或者是環(huán)境檢查不細(xì)致造成的。同時(shí)，如果電氣開關(guān)設(shè)備GIS受到較大的沖擊，沖擊過電壓會(huì)導(dǎo)致設(shè)備外部金屬部位發(fā)生局部放電現(xiàn)象，結(jié)果釋放的能量不能得到有效消除，引起釋放能量位置的變形。

1.4 緊固的零部件出現(xiàn)松動(dòng)或脫落

緊固的零部件出現(xiàn)松動(dòng)或脫落是GIS運(yùn)行過程中存在問題的又一重要影響因素，更是設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)組裝問題的典型表現(xiàn)，一般是由于電氣開關(guān)設(shè)備GIS生產(chǎn)廠家在應(yīng)用過程中未嚴(yán)格按照裝配工藝和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)開展實(shí)驗(yàn)性監(jiān)測(cè)，致使電氣開關(guān)設(shè)備GIS的殼內(nèi)金屬器件、外表面遮擋圍罩等關(guān)鍵部件出現(xiàn)了松動(dòng)[5]。在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的運(yùn)行過程中，緊固的零部件結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松動(dòng)或者脫落，很容易危害設(shè)備絕緣性，在應(yīng)用過程中會(huì)出現(xiàn)較大的噪聲污染，也會(huì)導(dǎo)致電氣開關(guān)設(shè)備GIS空間內(nèi)部出現(xiàn)懸浮電位問題，最終影響電氣開關(guān)設(shè)備GIS的局部放電過程。

2.電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)部絕緣故障處理方法

2.1 加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量管控

在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的實(shí)際運(yùn)行過程中，其內(nèi)部空間發(fā)生絕緣故障的主要因素包括零部件制造缺陷及機(jī)械損傷、絕緣零件的表面積累粉塵雜質(zhì)、導(dǎo)體的表面出現(xiàn)毛刺和劃痕和緊固的零部件出現(xiàn)松動(dòng)或脫落等，而上述原因在較大程度上直接與電氣開關(guān)設(shè)備GIS的制造過程、運(yùn)輸過程、安裝過程的質(zhì)量把控措施緊密關(guān)聯(lián)。為了盡可能消除電氣開關(guān)設(shè)備GIS運(yùn)行過程中的各類故障，防止設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程遭到破壞，首先，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)管。在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的設(shè)備選型，電氣開關(guān)設(shè)備GIS使用者不僅應(yīng)該關(guān)注設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)占有率，而且對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS的匹配產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，堅(jiān)決杜絕使用存在質(zhì)量問題的產(chǎn)品，防止電氣開關(guān)設(shè)備GIS的配套產(chǎn)品出現(xiàn)故障。其次，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS的絕緣部件材料質(zhì)量、生產(chǎn)過程質(zhì)量和安全質(zhì)量的監(jiān)管，在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的安裝試驗(yàn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，避免絕緣部件在使用前完成盡檢工作，保障電氣開關(guān)設(shè)備GIS絕緣部件運(yùn)行過程中的質(zhì)量安全。再次，在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的制造裝配過程和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理過程中，必須加強(qiáng)對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS安裝作業(yè)環(huán)境、施工工藝、流水節(jié)奏和生產(chǎn)光潔度的管理，避免GIS出現(xiàn)潮濕引起故障，對(duì)GIS內(nèi)部故障影響因素加強(qiáng)把控。最后，在GIS出廠前，應(yīng)關(guān)注設(shè)備的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)過程的嚴(yán)謹(jǐn)性，認(rèn)真按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定履行電氣開關(guān)設(shè)備GIS的檢查過程，避免出廠試驗(yàn)出現(xiàn)差錯(cuò)。

2.2 做好現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)

在電氣開關(guān)設(shè)備GIS故障位置的排查和具體問題分析過程中，其絕緣試驗(yàn)方法是多樣的，通?？山柚鶶F6氣體濕度的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)、電氣開關(guān)設(shè)備GIS的泄漏氣體試驗(yàn)及交流耐壓試驗(yàn)等實(shí)現(xiàn)。在電氣開關(guān)設(shè)備GIS的SF6氣體濕度的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過程中，SF6氣體質(zhì)量的合格性監(jiān)測(cè)以及試驗(yàn)過程中壓力參數(shù)值的大小是試驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵，SF6氣體壓力參數(shù)值和質(zhì)量參數(shù)是否合規(guī)更是保障電氣開關(guān)設(shè)備GIS良好絕緣性能的重要基礎(chǔ)，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，周圍空間的氣體濕度參數(shù)值測(cè)試和設(shè)備泄漏環(huán)境探查測(cè)試就成為必須開展的試驗(yàn)項(xiàng)目，但鑒于SF6氣體的特殊性，該物質(zhì)的濕度參數(shù)和滲漏性能并不能直接反映電氣開關(guān)設(shè)備GIS的絕緣性能的優(yōu)良與否，上述論證完全能夠從某工廠的歷史數(shù)據(jù)得到充分驗(yàn)證，具體參數(shù)如表1所示。也就是說，電氣開關(guān)設(shè)備GIS的SF6氣體的微水含量和年泄漏率參數(shù)值的變化，與電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)部發(fā)生故障的概率并不具有緊密的聯(lián)系性。因此，電氣開關(guān)設(shè)備GIS故障的排查，應(yīng)該在加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的絕緣試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得到更有關(guān)聯(lián)性的結(jié)果，最終測(cè)得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

表1 故障氣室 SF6 的微水含量和年泄漏率

2.3 局部放電試驗(yàn)

在電氣開關(guān)設(shè)備GIS發(fā)生故障時(shí)，內(nèi)部 SF6氣體可能分解產(chǎn)生各種物質(zhì)，也就能夠憑借電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)含產(chǎn)物的種類和具體含量值的大小，快速監(jiān)測(cè)GIS發(fā)生的故障類型和具體程度，準(zhǔn)確找到出現(xiàn)問題的方位，最后判別故障原因并找到科學(xué)的處理方式。在此過程中，電氣開關(guān)設(shè)備GIS局部放電試驗(yàn)監(jiān)測(cè)能夠有效保障電氣開關(guān)設(shè)備故障參數(shù)得到全方位探查，進(jìn)而形成完整的數(shù)據(jù)分析報(bào)告。電氣開關(guān)設(shè)備GIS局部放電試驗(yàn)，能夠借助試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有試驗(yàn)條件形成的綜合診斷參數(shù)，通過參數(shù)之間的對(duì)比實(shí)現(xiàn)SF6電氣在設(shè)備間的全程監(jiān)督，最后實(shí)現(xiàn)電氣開關(guān)設(shè)備GIS的故障診斷和排查，對(duì)比監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)信息和參考數(shù)值得到故障預(yù)警信號(hào)，表2即為某公司近年來利用局部放電試驗(yàn)探究電氣開關(guān)設(shè)備GIS故障出現(xiàn)和預(yù)警示警信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)。

表2 電氣開關(guān)設(shè)備GIS中SF6氣體分解產(chǎn)物正常狀態(tài)參考值

2.4 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)

在電氣開關(guān)設(shè)備GIS運(yùn)行的過程中，兩次預(yù)防實(shí)驗(yàn)往往有一定間隔時(shí)間，若不能及時(shí)快速地處理間隔期間發(fā)生的缺陷問題或者故障問題，很可能影響電氣開關(guān)設(shè)備GIS的運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)模塊能夠?qū)﹄姎忾_關(guān)設(shè)備GIS進(jìn)行全天候監(jiān)控，快速監(jiān)測(cè)得到電氣開關(guān)設(shè)備GIS的內(nèi)部的氣壓、水量、氣體分解程度等參數(shù)，便于對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和掌控。時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能能進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)據(jù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)功能，在剔除電氣開關(guān)設(shè)備GIS監(jiān)測(cè)值數(shù)據(jù)誤差的基礎(chǔ)上，快速掌握數(shù)據(jù)變化關(guān)系和變化狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS絕緣狀態(tài)的高效率評(píng)估。就現(xiàn)階段而言，市場(chǎng)中關(guān)于電氣開關(guān)設(shè)備GIS實(shí)時(shí)在線模塊的監(jiān)測(cè)，更多借助電氣開關(guān)設(shè)備GIS微水、局部放電等數(shù)據(jù)的監(jiān)管，也可借助SF6氣體分解物的在線監(jiān)測(cè)和診斷工作，實(shí)現(xiàn)電氣開關(guān)設(shè)備GIS數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性研究，實(shí)現(xiàn)按需選擇，匹配得到靈活性更強(qiáng)、抗干擾能力更強(qiáng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，掌握電氣開關(guān)設(shè)備GIS現(xiàn)有狀態(tài)和變化趨勢(shì)，因此需要快速解決電氣開關(guān)設(shè)備GIS可能存在的各類問題，及時(shí)掐滅問題出現(xiàn)的苗頭，避免電氣開關(guān)設(shè)備GIS故障發(fā)生導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

3.結(jié)語

本文在對(duì)電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)部絕緣主要故障進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)出零部件制造缺陷及機(jī)械損傷、絕緣零件的表面積累粉塵雜質(zhì)、導(dǎo)體的表面出現(xiàn)毛刺和劃痕和緊固的零部件出現(xiàn)松動(dòng)或脫落等故障類型，針對(duì)上述故障類型提出了加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量管控、做好現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)、開展局部放電試驗(yàn)和開展實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)工作等針對(duì)性策略，旨在為電氣開關(guān)設(shè)備GIS內(nèi)部絕緣故障處理技術(shù)提高提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。