GIS设备常见故障原因分析及解决方法

发表时间:2019/3/29   来源:《电力设备》2018年第30期   作者:施叶玲 连三山 李锐锋
[导读] 摘要:随着电网的不断发展,变电所的数量日益增加,然而与之相反的是可供建设变电站的土地数量却在日益减少。

        (国网山西省电力公司检修分公司  山西太原  030032)
        摘要:随着电网的不断发展,变电所的数量日益增加,然而与之相反的是可供建设变电站的土地数量却在日益减少。因此,一种占地面积和空间小,综合性技术经济指标高的电气设备越来越多地出现在各座新变电站之中,这就是――GIS设备。然而,随着大量GIS设备投入商业运营,越来越多的关于GIS设备的故障、缺陷也逐渐暴露出来,笔者就针对自己经历过的几组GIS设备的故障处理及消缺,简单地分析了GIS设备具有代表性的故障及处理办法。
        关键词:GIS设备;六氟化硫;GIS缺陷
        一、GIS设备综述及在目前电网中的使用情况
        GIS全称GasInsulatedSubstation,是气体绝缘全封闭组合电气的英文简称。GIS设备由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等部件组成。自20世纪60年代实现实用化以来,GIS已广泛运行于世界各地。与常规敞开式变电站相比,GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强,且GIS设备维护工作量小,其主要部件的维修间隔不小于20年。
        二、GIS设备的特点
        GIS设备在结构性能上有下列特点:(1)、占地面积和空间小,而且随电压增高而相对大幅度缩小。(2)、由于电器部分封闭于金属内,不受环境变化的影响,同时六氟化硫断路器两次维修间的开断次数多,使设备维修期延长。(3)、创造了良好的工作环境,不燃烧,不爆炸;操作声小;无污染和高电场干扰等。(4)安装工作量小,安装速度快,安装费用低。(5)、综合性技术经济指标高,由于占地面积小,又加强了可靠性,故全封闭电站造价经济合理,在电压高时尤为突出。
        1、清洁度
        大量的安装实践证明,保证清洁度是GIS总装和现场安装中的首要的任务。GIS设备发展至今,现场安装工艺、步骤已经越来越少,多数调试、试验内容已在制造厂内完成,现场只需完成拼接即可。但即便如此,国内GIS安装现场的场地情况通常较差,多数变电站、尤其是水电站,大多处于偏远山区,工程自然环境较差,刮风较多。为了防止起灰尘,安装前第一次清洁时应在场地洒水并用水揩净,在空气静置48小时后才开始安装。作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝屑,这些微粒都是耐压实验中放电的来源,因此要特别注意保证铝导体的清洁。从这点来说,制造厂方已于工厂内对电极做了处理,现场安装过程中,需要我们在用酒精、高级无纺擦拭布清洁完毕后,立刻套上塑料袋,在对接前一刻再揭开对接,做到严格防尘。某些国产GIS产品由于管理不严.出厂时GIS内还残留有杂物,甚至还有内部螺栓未拧紧导致脱落的现象,加之许多安装现场管理不严,灰尘漫天,更增加了确保清洁度的难度,所以必须严格要求,精心施工。
        2、密封度
        密封性是GIS绝缘的关键,六氟化硫气体泄露会造成GIS致命的故障,密封性差导致的频繁漏气低气压告警也是绝大多数GIS设备投产后的主要缺陷。密封效果主要取决于罐体焊接质量,其次是密封圈的制造、安装调整情况。除却各GIS厂商的制造工艺水平,作为现场施工方,安装调整工艺是我们最需要进行质量控制的一个环节,因此密封性检查应贯穿于整个安装、调试的始终。进一步到细节工艺,相关负责人需要交代具体工人在对接时的各项注意事项,重要的有:对结过程的平稳、接触面的清洁、密封圈的合理放置、对接螺栓的紧固次序等。安装完成后,分别在抽真空和冲完气后进一步检查设备的密封度。特别是冲完气后,需要进一步对各对接面进行包扎检漏,同时跟踪各气室的六氟化硫压力变化,并结合温度因素来分析。
        3、真空度
        除上述两个关键因素外,真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素,是控制六氟化硫含水量的重要保证措施,它不仅能减少六氟化硫气体本身的水分,也可减少罐内其它物体(绝缘体、密封体)内所含的水分,一般要求在充入六氟化硫气体之前真空度要达到133Pa,再继续抽真空30min。



        GIS设备中的水分是对GIS设备性能影响最大的因素,主要表现在对产品绝缘性能、断路器开断性能的影响和对零部件的腐蚀作用三个方面。而水分进入GIS的主要途径和相应的应对措施,可由下表来简单说明:
        为更好的控制GIS中的水分,本次扩建工程的充气过程采取了预充压力至0.2mPa,静置24h后测量GIS内微水值,合格后继续充至0.6mPa再静置24h再测量微水的方法,进一步控制安装的质量,保证各项指标符合要求。
        三、GIS设备运行中的常见问题及解决方案
        (一)六氟化硫气体泄露
        六氟化硫气体泄露是GIS设备出现最频繁的一个缺陷,制造、安装工艺优良的产品可以做到历经数年压力也不会下降到报警值,而工艺不佳的产品在投产却需要经历一个月补一次气的缺陷。如我局在北仑地区的某座新扩建的220千伏变电站,该站Ⅱ期设备在投运后的半年时间里频繁出现六氟化硫低压告警缺陷,并逐渐发展至每周须补气一次的严重情况,经现场检漏,共发现7处漏点,除一处为六氟化硫密度继电器底座出现裂纹以外,其他均为套管制造工艺不良在铸造过程中留有沙眼。之所以在前期出厂试验及安装调试中没有发现,经分析可能是沙眼在长时间的高压气体的冲击下最终形成通路,导致漏气。  最终,厂家提出在停电后将漏气套管中的六氟化硫气体回收后对套管沙眼部位进行补焊,随后再抽真空注气进行再检漏,在确定无新的泄露点后回收气体重新抽真空到标准真空度后,重新灌气,待微水试验合格后重新投入运行。
        导致GIS设备的六氟化硫泄露缺陷一般有两个可能:一是套管拼接处密封圈未放好或者密封圈老化,加之紧固螺丝未达规定力矩,导致密封不严而引起的泄露,这一般是由于安装工艺不良而引起的;二是与上文中提到的沙眼有关,这普遍由厂家的设备建造工艺不良引起。遇到此类气体泄露缺陷除了紧固螺丝外,其他无论是沙眼修补还是更换密封圈都必须在停电的条件下将套管内气体回尽再进行相应的处理,工作量很大。因此在设备出厂验收及安装过程中我们一定要牢把质量关,一丝不苟地进行。
        (二)分合闸线圈烧毁
        和绝大多数的敞开式断路器一样,目前GIS设备大多采用弹簧机构作为操作机构,因此在断路器分合闸时,也会出现线圈烧毁的情况。线圈烧毁是由于开关未动作而线圈长时间通电造成的。而造成开关未动作的原因多且复杂,此时因注意及时断开合闸电源再进行回路、设备的排查工作,否则容易引起线圈长时间通电造成的线圈烧毁。
        处理此类故障的方法不像看上去更换一个线圈这样简单,逐级查找故障原因是对检修人员一次、二次知识掌握的扎实与否的一大挑战。
        (三)其他问题
        目前的GIS普遍有户内和户外两种安装形式,相较于户内式,户外式设备存在的问题相对更多。如户外机构箱,汇控柜内进水、起雾等,长时间的浸水会使得二次线路绝缘老化,各辅助接点失灵等等,这些缺陷会严重威胁到设备的正常使用及电网完全。
        四、总结
        GIS设备由于它的特殊性,在其出厂之时只能算是半成品,现场的安装与调试占据了GIS设备质量的很大一部分因素。在施工时我们要严把质量关,制定严格的质量控制体系,设定了专门的安装技术员、工器具管理员、大型设备技术员、资料保管员等专员,并严格在清洁度、密封度、真空度三方面控制施工工艺,每完成一步便进行相应的技术测试,确保施工的每一步都符合要求。
        GIS的安装除了相应的理论知识外,一定的安装、调试实际经验也是必须的。本文基于GIS设备的特点,探讨了常见的GIS运行中遇到的问题与解决方法,与大家分享。
        、参考文献
        [1] 220kVGIS安装与调试管松上电电力工程有限公司杨树浦检修公司,上海200090
        [2]降低GIS组合电器安装过程中的气体泄漏刘荣,张海利青海送变电工程公司,青海西宁810001;750kV官厅变电所,青海西宁810008
 

 

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