变电站GIS设备常见故障与处理技术

钱小泉

摘  要：GIS设备是变电站的核心设备，其运行状态在很大程度上影响着整个变电站运行的稳定和安全。而在变电站运行过程中，受各种因素的影响，GIS设备中存在着一些常见故障，这些故障严重影响了设备功能的有效发挥。文章结合GIS设备的特点，对其常见故障进行了分析，并提出了相应的故障处理技术。

关键词：变电站;GIS设备;常见故障;处理技术

中图分类号：TM67    文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）35-0015-01

变电站在现代电力网络中占据了相当重要的位置，在经济发展的带动下，社会对于电力的需求不断增加，电力网络的覆盖范围也在不断拓展，输电距离的增加，使得电力线损成为一个需要重点关注的问题。而通过变电站的升压传输和降压配电，能够有效减少电力在传输过程中的损耗。GIS设备是变电站的核心设备，影响着变电站设备的运营质量和安全，一旦发生故障，必须及时进行处理。

1  GIS设备概述

在变电站中，GIS设备的全称为六氟化硫全密闭式组合电器，设备中所有的带电部分由不锈钢、铝合金等金属外壳包裹，内部充满了SF6气体，以该气体作为绝缘介质和灭弧介质，与油断路器相比，绝缘性能和灭弧性能都大大高出，同时也能够实现变电站的小型化。以三相共箱的紧凑型GIS设备为例，其标准间隔占地面积仅为2.9 m2。

GIS设备与传统的敞开式配电装置相比，具有非常显著的优势，主要体现在以下几个方面：

①占地面积小：由于在GIS设备中，以SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，因此设备的体积大大减小，以110 kV变电站为例，GIS设备的占地面积仅仅为传统设备的46%，而且电压等级越高，相对占地面积越小。

②可靠性高：在GIS设备中，带电部分包裹在金属外壳内，而且密封于SF6气体中，不与外界环境接触，具有良好的抗震性和可靠性。

③安全性好：设备的带电部分密封在金属外壳内，因此不会产生触电危险，而SF6气体属于惰性气体，也不会出现火灾事故。

④技术先进：GIS设备运用先进的技术进行设计和精密加工，因此其故障率较低，不需要进行经常维修，能够有效减少维修成本[1]。

2  变电站GIS设备常见故障与处理技术

2.1  GIS设备常见故障

通常来讲，可以将GIS设备运行中出现的故障分为常规操作故障和特有故障两种，前者主要包括了电动合闸失灵、分闸不到位等，容易引发大面积的停电;后者则包括SF6气体泄露、内部放电等。在常温常压下，SF6气体属于惰性气体，化学性质稳定;当压力达到0.29 MPa时，气体的绝缘性能和灭弧能力会急速增加到空气的100倍左右，起到良好的绝缘和灭弧作用。但是，如果气体受放电或者电火花等的影响，会分解出SO4、HF等剧毒气体，这些气体一旦泄露，会给工作人员和检修人员的生命安全带来很大威胁。

这里以最为常见的内部放电故障为例，引发内部放电故障的原因，多是由于原材料质量以及加工不合格，或者在密封过程中，没有对碎屑和杂物进行彻底清理，导致其被密封在设备内部，从而增大了放电现象发生的几率。当放电故障发生后，很容易造成GIS设备绝缘系统的击穿，从而引发SF6气体泄露等其他故障。

2.2  GIS设备故障检测技术

要想对GIS设备的故障进行有效处理，首先要做的就是对设备的检测，明确故障的位置和原因，然后才能针对性地进行处理和解决。常用的故障检测技术有以下几个方面。

2.2.1  超高频检测

若GIS设备发生绝缘故障，其内部必然会产生相应的放电现象，而设备自身良好的波导体特性，使得超高频电信号能够有效传播，这就为超高频检测故障提供了相应的依据。超高频检测技术的原理，是向GIS设备内传输相应的高频载波，如果设备不存在故障，则信号的传播速度较快，而且基本上不会出现强度上的衰减;如果设备内部存在故障，则高频信号的传播速度会受到一定影响，同时信号强度大幅衰弱。根据信号的传播速度、衰弱幅度、波形等，可以对故障的严重程度和具体位置进行明确[2]。

2.2.2  气体组分检测

之前也提到，当GIS设备产生内部放电故障时，在电火花和高温的影响下，会分解出SO4、HF等气体，利用专业设备，对上述特征气体的含量进行检测，就可以判断GIS设备内部是否存在故障。需要注意的是，这种方法一般只能确定设备中是否存在故障，并不能对故障进行准确定位，因此，在实际应用中，存在着一定的局限性。

2.2.3  红外测温技术

如果GIS设备在运行中出现短路、内部放电等故障，必然会产生发热现象，在这种情况，利用红外测温技术，通过对设备温度的检测，就能够对设备是否存在故障进行判断。不过，引发GIS设备发热的因素是多种多样的，而且设备内部的结构相对复杂，若想单纯依靠红外测温技术对故障进行准确诊断，尚需要更加深入的研究和实践。

2.3  GIS设备故障处理技术

在完成对于设备故障的检测之后，检修人员应该根据故障的位置、类型等，选择恰当的处理和维修技术。为了保证变电站的正常运行，避免检修带来的停电问题，一般都会采用带电检修的方法。

首先，需要对GIS间隔气室的连接管道进行处理，取下连接管道的接头部分，将内部的SF6气体全部排出。在排出气体的过程中，前期应该对放气速度进行适当控制，以防止出现放电现象，后期则应该适当加快放气速度，以确保气室内存在的杂物能够随气体一起排出。其次，当放气完成后，应该利用专业的检修设备，对间隔气室内部的情况进行查看，看是否存在杂质，若存在，应该对其进行彻底清理，然后更换新的输气管道，并对间隔气室进行密封处理。然后，向气室内注入SF6气体，确保气室内的气压能够达到0.45 MPa的系统要求。气体注入完成后，还应该使用检测设备，检测其是否存在泄漏现象，然后进行试运行，检测气室内的气压。当试运行稳定，内部气压正常后，可以将GIS设备连接，正常运行[3]。

2.4  日常维护

做好设备的日常维护工作，对于保障设备稳定可靠运行是非常重要的。因此，变电站工作人员和专业技术人员应该加强对于GIS设备的日常维护和定期检修工作，对容易出现问题的部分进行重点监测，发现问题及时处理。一般情况下，GIS设备应该以3～5 a为周期进行小修，以8～10 a年为周期进行大修，始终保证其运行的可靠性和稳定性。

3  结  语

总而言之，GIS设备一旦出现故障，会对整个变电站的安全运行造成巨大的影响，应该得到足够的重视。相关技术人员应该做好GIS设备的监测和管理，针对一些常见的故障，采取切实有效的检测技术和处理技术，对故障进行解决，保证GIS设备的正常运行。

参考文献：

[1] 程浩.GIS设备常见故障分析与处理[J].低碳世界，2013，（10）.

[2] 王玉美.变电站 GIS 设备常见故障处理与技术分析[J].电子技术与   软件工程，2015，（17）.

[3] 李慧萍，赵国梁.变电站室外GIS设备常见故障处理技术研究[J].现代   电子技术，2012，（22）.