浅谈在GIS故障判断中SF6气体杂质含量的分析应用

李　钰

（黑龙江省送变电工程公司调试分公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

浅谈在GIS故障判断中SF6气体杂质含量的分析应用

李钰

（黑龙江省送变电工程公司调试分公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

为了提高设备故障排除效率，保证设备的正常运转。本文笔者就SF6气体分解机理进行简要的分析论述，并对不同故障情况下SF6气体杂质含量特征加以描述，希望通过设备气体含量提升故障判断的准确率，提升设备利用率。

设备故障；气体杂质；绝缘材料

本文在SF6气体分解机理的基础上对不同故障情况下气体杂质含量进行了分析，并通过一系列气体反应分析得出故障发生的原因和故障问题预防解决办法，以做好设备潜伏性故障排除工作，提升设备运行安全。

1. GIS在城市电网中的应用

GIS设备全称六氟化硫气体组合电气设备，该设备具有安装方便、安全可靠、占地面积小等特点，因此被广泛运用于城市电网及水电站等工程建设中来，其中涉及的电压等级由110kV～500kV不等。尤其是在近几年内我国电力事业发展速度较快，各地均有电力设备厂家不断兴起，如西开、北开等厂家所使用的电压等级都是以110kV为主。而110kV的GIS设备都是三相共体结构，220kV的设备则是有三相分体和三相共体的，一般情况下，电压较高的设备都是三相分体的。虽然与传统设备相比GIS设备具有一定的优势，但是一旦发生故障，就会造成严重的后果，且不容易寻找到较为适宜的备品备件，故障修复时间较长，若是从国外进口的设备，想要更换故障部件难度更大、时间更长。因此，在GIS设备应用逐渐广泛的今天，设备故障问题越发受到了电力部门的重视，设备故障预防也已经纳入到电力部门主要工作日程上来。

图1　

与普通电网应用设备相比，GIS设备在设备接线方式和设备结构上具有一定的特殊性，利用传统检测方法是难以起到对运行状况监督的作用，而按照常规的气体检测方法检测到的仅仅是气体湿度，而难以准确判断出设备内部的潜伏性故障。在设备的正常运行过程中SF6气体大多含杂质。设备故障发生时，受高温作用或是电弧作用影响，SF6气体与设备内部绝缘材料相互作用就产生一定量的杂质，我们可以以此作为凭据对SF6设备故障情况进行判断，并通过相同的原理做好相应的设备故障问题判断，更好地了解设备停电和设备内部故障发展状况跟踪，提高设备利用率。

表1　故障气室三相断开测试结果

2. 设备故障中SF6气体分解原理的杂质来源

通过对电网设备故障杂质来源进行分析总结如下：气体本身就含有一定的杂质，其中的充分有空气、水分等；气体充装时带入了部分杂质，主要以水分、空气和二氧化碳为主；设备故障会产生SO2F2、SF4等，SF6电气设备故障情况下，气体在过热及放电作用下的分解图，如图1所示。

设备故障分析判断。根据笔者长期的电网工作经验总结发现，超声局放检测发现了相气室存在的异常情况，进行合理的气体成分采样，做好电网设备检测试验试验内容就是根据现场使用检测管来对HF体积分数进行测试，经过试验过程中所有气体的体积分数我们就能够对气体中杂质含量多少有一定的了解，但是由于气体内杂质种类较多，应当进行多次试验结果比对。具体数值见表1。

由于该PT是三相连通，想要提高设备监督水平，就需要对3个气室分别断开进行检测，通常情况下，检测各项数据都是较为稳定的，而按照检测数据分析能够得出以下结论：

首先，第一次检测时发现HF，这就说明该气室存在故障，而检测过程中没有检测出SO2F2、SO2等气体杂质，也就是意味着故障情况并不严重。

其次，当检测过程中发现CF4与正常运用的设备气体相比有所增加，我们就可以认定该故障与绝缘材料有关，而通过多次检测发现该气体体积分数稳定，这也证明该项故障没有严重化和进一步发展的趋势。

再者，后面的多次检测都未发现HF，其原因可能是HF体积分数较低，且不够稳定，容易被气室内部吸附剂吸附，这说明故障暂时没有扩大化的情况发生。

最后，我们可以通过超声局部防检测结果来判断内部悬浮电位放电情况。若是由于其他原因需要更换该PT，就要对该PT进行故障解体检查，查明故障产生的根本原因，做好故障的准备措施。

3. GIS设备故障预防

3.1防范开关、刀闸触头过热

触头主要指隔离开关触头和断路器，当触头接触不良就会引发设备过热。长期高温运行就会造成设备运行压力，形成恶性循环，导致触头梅花触子弹性丧失，增大触头电阻，触头温度过高还会造成金属物融化，产生尖端放电，进而引发重大设备故障，造成GIS导体对外壳电弧短路。笔者针对这一问题提出了以下3点防范意见和建议：

定期开展回路电阻测量，以便于尽早发现故障安全隐患。由于GIS设备的特殊性，难以单独进行刀闸或是开关的测量，不能直接接触触头。因此，可以采取开关两侧维护地刀测量，取得开关两侧维护地刀电阻，根据这一测量数据推断出刀闸或是开关的电阻。并将其与投产前设备电阻值比较，做好相关数据对比，根据设备运行数据判断其运行情况，做好故障预防措施。

利用红外热像仪进行定期或是不定期GIS设备触头温度测量，一旦该测量数据显示设备部件温度过高，就需要综合考虑设备环境温度、设备运行状况、历史数据等进行全面科学地判断，快速采取降温措施，保障设备安全运行。

定期或不定期进行刀闸情况观察，若是刀闸触头表面过热就会造成表面物质颜色变化，判断设备故障情况，了解设备运行状况。

3.2倒闸操作事故预防措施

全面考虑到该设备的特殊性，有的设备生产厂家会设置GIS设备刀闸触头部位观察孔，但也有部分是没有配备观察孔的，这样就给设备运行状况检查带来了一定的困难。当设备运行时间较长、安装质量不好或是操作频繁时，就会造成GIS设备假合或是假分、合闸或分闸不到位等相关问题，都会引发设备故障。我们需要对其给予高度的关注。通过观察孔了解部分运行状况和实际位置。

对于那些没有观察孔的设备，就需要根据机械位置转动与刀闸三相操作连杆转动情况进行设备故障情况判断。设有刀闸的还可以利用刀闸开关闭合，并在设备运行过程中，退出刀闸电源操作开关，谨防直流回路接地运行造成刀闸带负荷误分合事故。

通过发出刀闸指令对设备回路直流电源进行控制，若是受某些因素影响，而不能做好刀闸自动分合，就需要做好刀闸操作管理，避免刀闸事故发生。

3.3SF6气体湿度超标预防

对开关隔室，湿度偏高时，开关的操作会产生较多的有毒及腐蚀性物质，缩短触头的寿命，增大触头的接触电阻；湿度严重超标时，会引起盘式绝缘子结露，从而造成绝缘子表面闪络事故。湿度超标还会降低气体的强度。下面3条措施是防止SF6气体湿度超标的有效手段：定期测量气体的湿度，分析历年测量的结果，对湿度超标的隔室，必须及时进行气体处理；由于泄漏而补气次数较多的隔室，根据渗透理论，大气中的水分会慢慢地渗入，故要加强对该隔室气体湿度的监测；湿度测量的结果，往往受温度和湿度的影响，故湿度的定期测量最好选择在同一环境条件下。

结语

我们能够通过SF6气体杂质含量判断GIS故障情况，进而保障设备运行安全，实现监测设备的有效运行，保障了设备的正常供电，降低了设备停电损失，市场推广价值较高。但是由于我国在该方面的研究时间较短，数据积累较为缺乏，并不能够在设备运行状况和测试方法上形成一定的标准，因此我们需要做好相关方面内容研究，努力提升设备故障检测手段，实现设备运用的有效管理。

［1］梁敬.GIS设备全过程管理的探讨［J］.广东输电与变电技术，2011（1）：43-44.

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