浅析变电站GIS设备的故障诊断与检修
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摘要：变电站中随着GIS设备的大量应用，其故障诊断与检修水平将决定变电站的运行水平和质量。一旦某些设备出现了故障问题，那么就会影响到变电站的安全运行。因此，在电网建设推进的大背景下，做好变电站GIS设备的故障检修非常重要。为此，本文从实践出发总结了一些GIS设备的常见故障，探讨了这些故障产生的原因，并就此分享了一些故障检修方法，重点探讨了断路器和互感设备的检修问题，希望可以借此为从业者提供参考，促进变电检修工作水平不断提升。
关键词：GIS设备，故障，诊断检修
引言
GIS设备，即气体绝缘开关设备，或者SF6全封闭组合电器。随着对电网供电可靠性和安全运行的要求越来越高，GIS设备逐渐运用于各级电网，装用量以13%的年增长率递增。GIS设备的好处很多，但其故障的诊断与检修却是比较头疼的问题，因此总结一些实践当中的经验，对于提升GIS设备故障诊断和检修水平有一定帮助。
1GIS设备基本介绍
GIS设备是一种全封闭金属开关，并带有气体绝缘结构，全称是六氟化硫全密闭型组合装置，该设备的外壳所用材质为不锈钢、铝合金等金属材料，在设备中空腔体内充入六氟化硫气体，这种气体的灭弧性能和绝缘性能十分优异。GIS设备的具体结构包括断路器、汇控柜、开端设备、互感器等。断路器在进行开端线路操作时，会产生电弧，但因为六氟化硫气体优异的灭弧性能力，电弧会立刻熄灭，同时在电弧作用下分解出对人体有害的气体，所以应在断路器电弧产生处放置吸附剂。互感器主要用于测量主回路的电流。
2GIS设备常见故障及原因
2.1GIS设备故障检修难度较大
GIS设备是一种集成性的电器，在一座变电站之中，GIS设备将除变压器之外的所有以此设备包括断路器、母线、电流/电压互感器、隔离开关、避雷器等集成于一个内部充有一定压力的六氟化硫气体的金属封闭罐体之中。当GIS设备出现故障或者检测出缺陷时，由于罐体较长，空间较小，而且设备内部存在一些死角，无法准确有效的发现内部缺陷或者准确分析出原因，更是无法直接清理内部异物，一般情况下只能花费大量时间拆卸设备后才能进行检修维护，但是要注意六氟化硫是重气体，在室内环境下会导致人窒息，如果出厂试验不合格还有可能含有有毒杂质。所以GIS设备的检修难度较大。但是GIS设备是除变压器之外几乎所有一次设备集成在一起的电器，其安全稳定运行有着重要作用，所以又必须要做好GIS设备的故障诊断和检修工作，为此，按照现有的技术手段，通过总结GIS设备比较常见的故障类型，可能会有一定的帮助。
2.2GIS设备常见故障
（1）断路器主要故障及原因
断路器在工作时经常出现无法完成合闸与分闸的故障。出现此现象的主要原因如下：（a）合分闸的供电电能被断开;（b）分合闸受控回路出现了问题，导致分合闸无法完成;（c）断路器合闸弹簧弹性势能不足，导致分合闸动作难以完成;（d）GIS设备腔体内的六氟化硫气压下降，导致断路器发生闭锁状态，无法分合;（e）断路器的某些触点存在接触不良或者转换不畅的故障。
（2）GIS设备电流互感器故障
在GIS设备使用过程中，互感器的测量电流数值有时会出现一些偏差。在一次故障案例中发现，某500kV变电站GIS设备电流互感器出现了故障，因此，互感器的主回路电流测量结果与正常数值相比出现了很大误差，并且误差值大于10。对此故障原因深入分析后发现，出现此故障的具体原因可能有以下两点：（a）GIS设备电流互感器在正常的运行状态下，开关与屏蔽罩接近位置与金属外壳需要进行接触，而与另一端与金属外壳之间处于绝缘状态，这种状态下并不能产生回路。但在实际的操作过程中，GIS设备的分合会引起系统的震动，使绝缘端发生松动现象，使绝缘端与外壳发生连接现象。（b）若绝缘端与金属外壳发生相连现象，形成了回路，互感器的二次绕组产生的感应磁通将会在屏蔽罩内发生逆向电流，与正常的测量电流产生了抵消。若将正常的测量电流值设为I1，屏蔽罩产生的逆向电流为Ie，在实际检测过程中，互感器只能检测到一个电流的存在，此电流数值为I=I1-Ie，因此测量值与实际值产生了偏差。GIS设备故障具体处理方式从实践经验来看，不同原因导致的故障需要采取不同的检修方式。事实上由于GIS设备的检修难度较大，在变电站的日常运维当中需要特别重视日常巡视工作，在巡视过程当中一般就是用眼睛观察，用鼻子闻，耳朵听，随身携带测温仪、照相机、望远镜、成像仪等仪器，特殊情况下会需要应急灯、对讲机。特别要注意的是巡视过程中要进入六氟化硫气体高压室当中时，入口处若无气体含量显示器，必须要先通风15min并使用检漏仪测量六氟化硫气体含量，合格后才能进入其中，并且不能一人进入高压室。
3.1断路器检修
当确定GIS设备故障为断路器故障后，在诊断过程中首先要确定是否是电源存在问题，无论合闸还是分闸，电能支持不够都不会出现动作，所以当断路器工作不正常时，首先检查电源是否空开，并检查熔丝，若电源空开，则试合空开，如果熔丝出现熔断则只能更换新的熔丝。处理完成后进一步检查汇控柜。当电源没有问题时，考虑是否由控制回路引起分合闸动作错误。此时重点检查控制回路中的关键位置。此时需要看故障类型是分闸动作问题还是合闸动作问题，当故障表现为分闸动作出错，则检查断路器控制把手、分闸线圈，若有特殊情况可邀请专业人员对控制回路进行细致检查，而当出现合闸问题时，一般直接由专业人员检查二次回路。
当断路器故障由六氟化硫气体压力不足引起时，需要注意，如果是分闸操作无法完成那么需要先中断断路器电源，使其空开，并向上汇报停止重合闸，批准后用母联串代的形式将未发现有故障情况的断路器转换至另一母线，最后中断故障断路器随后进行必要的维修作业。而若是合闸操作无法完成，那么先中断电源，并申请重合闸，之后由维修人员进行维修。
当六氟化硫气体压力降低到警戒值以下，并且无法支持分合闸，那么就需要迅速中断断路器电源，闭锁操作机构，并作出不可手动操作的标志，随后根据设备缺陷管理制度分割故障开关后进行专业维修。
3.2互感器故障处理
由于互感器出现故障的状况并不是很多，并且故障特征并不明显，维修难度增大。首先故障的出现比较隐蔽，表面上并不会出现异响、异动、失控等明显现象，这就需要操作人员有一定的判断经验。一旦发现出现了该故障发生的迹象，要马上对供电系统电路进行检测，查找和确定故障位置，最后按照以下流程进行处理：
首先，通过测试查找故障的具体原因和点位。由于高压电设备具有一定危险性，不能近距离接触，所以工作人员要通过对互感器产生的数据进行记录的方式进行确认，一旦发现数据异常部位，马上申请断电开盖检测，找出其中产生松动的位置和原因，对其进一步维修和处理，并采取措施防止该位置再次出现类似故障。其次，若无法修复需要更换，在更换前，需要对新的元件进行系统检测，同时确认其规格型号是否符合现场使用要求，避免更换安装后再次出现故障问题。更换后对设备的接地端和非接地端进行确认，确保不会再次松动后，方可合盖、通电。
最后，更换后，技术人员要对维修后的GIS设备的运行参数和运行状态进行统计和分析，观察运行状态是否稳定，互感器对主回路的电流测试是否准确，待确保设备更新后参数准确、状态正常，方可正式使用。
結束语
综上所述，随着GIS设备的大量运用，对其故障诊断与检修必须要特别重视起来，以保障GIS设备的正常运行，这是确保电网供电可靠性的关键环节。本文从实践出发，进行了一番简单的探讨，可能存在不足，但希望有一定参考价值。
参考文献
韩丰.变电站GIS故障分析与解决对策实践[J].电子技术与软件工程，2014（17）：197-198.
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