探析110kV GIS设备相间短路故障的原因

摘 要：110kV GIS设备在许多领域中都有着不错的应用，特别是在机场中的应用，使机场中各项设备的供电都变得更加安全、合理。但是，从110kV GIS设备在实际运行过程中情况来看，设备有可能会出现各种类型的故障，相间短路是其中比较常见的一种故障，并且该故障会对设备的运行造成较为严重的影響。因此，做好相应的分析工作是必要的。

关键词：GIS设备；相间短路；故障原因

中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0069-02

GIS设备在具体应用过程中虽然存在许多优势，但是如果在应用中一旦出现故障，造成的后果往往都十分严重，会造成大范围停电，并会造成较为严重的经济损失，现场维修起来比较复杂，同时受施工现场条件等各项因素的限制，会导致维修需要较长的时间才能完成，因此必须要对GIS设备的出现的故障问题进行分析。

1 GIS设备相间短路故障概况

某机场中采用的GIS变电站进线间隔在具体运行期间，发现了A、B相间短路故障，从而导致设备在具体运行过程中出现了跳闸现象，随后相关工作人员进行试合操作，但是试合并未成功。在确定了故障已经发生后，利用测距仪器对出现的故障点进行测量，最终确定故障点在线路的12.5km处，作业人员对故障线路进行了检查，并未发现异常情况，然后进行了再一次送电，但是送电仍然以失败告终，A、B相间仍然发生短路跳闸现象。在试送电失败后，对线路中开关设备的具体情况进行排查，通过对SF6的气体成份进行分析，分析结果显示，1404气体室内的SF6气体中的SO2含量超出了正常运行范围，因此确定故障的位置位于GIS设备进线电缆侧，1404隔离隔离开关气室处。该机场中采用的GIS变电站主线接线图如图1所示。

2 分析相间短路故障的原因

1404隔离开关气室在出现绝缘故障发生前，系统并未出现异常现象，并且天气正常，也未出现过压、保护装置、系统异常等各种不良情况，基于此，可以断定故障的出现并非外部原因导致的[1]。初步推导，发现导致1404隔离开关气室A、B相间绝缘棒绝缘击穿的原因如下：

（1）绝缘棒自身存在一定缺缺陷，从而引起放电现象。由于产品质量存在问题，或者固化工艺不良，导致绝缘棒内出现大量的气泡、杂质，这将会导致绝缘棒在具体运行过程中，出现局部放电现象，绝缘棒也就会发生劣化现象，进而会引起设备在运行期间出现相间短路故障，对系统供电造成不良影响。

（2）绝缘板表面会吸附大量的灰尘，这些灰尘的存在，也将会导致绝缘棒在运行期间，沿面发生放电[2]。通过对绝缘棒表面出现的大量的灰尘杂质原因进行分析，可以发现，造成该现象的主要原因是，厂内安装或现场安装工艺在具体控制过程中存在不良现象引起的，受强电场因素的影响，室内的灰尘杂质会形成放电通道，最终将会导致装置在运行过程中发生相间短路，从而将会对供电造成不良影响，甚至会引起安全事故[3]。

下面，通过不同的方式分析绝缘棒在具体应用过程中的断裂原因进行分析，具体内容如下。

2.1 玻璃化转变温度检测

绝缘棒自身是一种高分子材料，玻璃化转变是其一种固有属性，在进行玻璃化转变过程中，要做好相应的温度分析，也就是玻璃化温度。检测玻璃化温度，通过检测结果，可以发现绝缘变形与温度之间的具体关系，然后依据玻璃化的具体温度是否满足厂家的具体需求，对绝缘棒固化工艺是否存在问题做出准确判断[4]。依据相应的规定，完成对绝缘棒的取样，并且对样品进行A、B、C、D编号，具体取样如图2所示，检测结果内容如表1所示。

从目前的情况来看，现阶段我国针对绝缘棒玻璃化转变温度并没有一个统一的标准内容，因此在问题分析过程中，对最终检测结果的判断，应当依据采用厂家内控标准完成。绝缘棒生产厂家给出的玻璃转化的具体温度大小为90℃，因此，通过对四组样品A、B、C、D的转变的温度进行分析，可以发现只有A样品的转变温度与厂家给出的温度相比低了0.6℃，其它三组样品的检测结果的数据都达到了厂家的要求[5]。但是，需要相关人员注意的是，在问题分析过程中需要考虑具体测量期间存在的误差，因此认为绝缘棒玻璃化温度符合厂家的具体要求。

2.2 X光检测

X光检测实际上就是对X设想进行应用，通过该方式使物品曝光，完成曝光后，在显示器上显示图像。现阶段，通过对X光检测技术对绝缘件进行检测，通过检测可以发现绝缘件内部的存在的裂缝、气泡、金属丝等各种不同类型的缺陷。目前，X光检测技术已经得到了广泛应用，并且能够完成对GIS设备绝缘件内部存在的各项缺陷情况的合理检测。基于此，针对1404隔离开关相间的绝缘棒的检测可以通过X光完成。在实际检测期间，应当通过不同的角度完成相应检测工作，通过检测结果，并未发现绝缘棒存在的气泡、裂纹等故障。

2.3 检测密度

现阶段，我国针对绝缘棒密度检测并没有统一标准，因此对于最终检测结果的判断，应当依据厂家内控标准（密度差不大于0.2g/cm3）。通过表1中的密度测试结果，可以判断，不同位置的实际密度的波动情况相对较小，样品间的密度差的大小情况并未超过厂家内控标准的范围。

通过对1404隔离开关区间进行检测，最终并未发现绝缘棒存在缺陷，或者固化工艺存在问题的现象。由此可见，绝缘棒自身的质量情况并不是导致绝缘棒在应用过程中被击穿的原因。

在问题具体分析期间，依据过去运行经验来看，绝缘棒的表面吸附了大量的杂质，这些杂质的存在，将会导致绝缘棒在具体运行过程中出现沿面发电现象，这种局部持续放电情况的存在，势必会导致绝缘棒在运行过程中出现故障[6]。因此，可以断定故障的出现是由于1404隔离开关气室在现场安装或厂内安装时，因为相关施工人员的原因，导致安装环境的清洁存在问题，并未达到人们期望的效果，降低了隔离开关气室的清洁性，运行时，由于受到电场作用的影响，导致杂质或灰尘不断聚集在绝缘板相应的区间内，最终将会导致线路运行过程中发生短路，引起第一次跳闸，受短路调流影响，因为电弧高温，将会引起高温，二次合闸，导致绝缘棒中的裂纹进一步加剧，第三次合闸导致绝缘炸裂。由此可见，此处GIS绝缘故障是因为施工现场环境控制不到位造成的。

3 解决GIS绝缘故障的有效措施

通过对某次机场采用的110kV GIS设备在具体应用过程中出现的绝缘故障现象进行详细分析，通过最终的分析结果可以断定，在设备组装过程中，因为相应工作人员在具体工作中的原因，对于具体安装环境的控制不到位，导致一些灰尘进入到了气室内，从而引发了GIS绝缘故障。为了避免对相同故障的再次发生，对机场的供电造成不良影响。应当做好以下几点内容：

（1）加强对组装GIS部件的控制，特别是要做好设备的绝缘实验，例如，要做好耐压试验、雷电充试验，以及相应局部放电试验，做好相应的考核工作。相应的控制工作经验结果表明，通过绝缘试验结果能够真实、快速的反映GIS设备内组装的具体工艺，依据安装环境控制过程中存在的各项缺陷内容。

（2）针对GIS设备现场安装，设备厂家要对安装环境，以及相应安装工艺进行控制，并且要严格的执行各项工艺要求，确保各项条件都能够满足相应的标准。在安装产品时，要清理干净导体、屏蔽罩，通过该方式确保产品使用的安全性以及可靠性。

（3）运维GIS设备期间，可以采用超高频法、超生波法，对局部放电测试工作进行适当加强，对采用的GIS设备展开多方位排查，从而确保设备运行的稳定性。

4 结束语

GIS设备在机场的供电系统中应用，可以机场供电的可靠性得到进一步提高。但是，从其实际应用情况来看，如果不做好相应的分析工作，将会导致设备在应用期间发生相间短路，这将会对线路的运行造成不良影响。因此，要做好相應的分析工作，降低相间短路故障的发生几率，确保GIS设备应用的安全性。

参考文献

[1]邱 炜，刘 石.GIS设备现场交流耐压试验放电故障定位与分析[J].四川电力技术，2016，39（05）：67～70.

[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）：249.

[3]吴 睿.GIS设备故障原因及改进措施探讨[J].中国新技术新产品，2014（16）：88.

[4]刘建华，郝 捷，赵泽枫，卫 宁.一起GIS设备放电故障分析及对策[J].电测与仪表，2014，51（11）：125～128.

[5]郭秉义，葛爱荣.GIS设备常见故障分析及预防措施[J].内蒙古电力技术，2013，31（05）：101～105+110.

[6]程 浩.GIS设备常见故障分析与处理[J].低碳世界，2013（18）：90～91.

收稿日期：2018-3-15

作者简介：彭伯丽（1988-），女，助理工程师，本科，主要从事机场高压供电系统调度及管理工作。