周俊 荣爱军
孝感供电公司 湖北省 孝感市432600
【摘要】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。本文对变电站GIS设备的故障诊断与检修进行探讨。
【关键词】GIS设备；故障诊断；检修
1.GIS设备概述
1.1设备结构
随着经济与科技的不断发展，电网的运行也在不断发展，为了保证变电站的安全运行，目前在各大变电站已经广泛应用GIS设备以保證变电站的安全运行。GIS设备是一种封闭的组合电器，GIS设备的构成元件比较简单，主要有断路器、隔离开关、电子互感器等构件。因此，GIS设备是一个封闭的组合电器，这是因为GIS设备的所有构成元件都在一个金属外壳之中，将这个金属外壳进行封闭之后接地就是GIS设备。
1.2设备特性分析
设备的应用需要占用较少的存储空间。降低了整个电力系统运行的资源消耗和能源消耗。对于220伏的电压，在这种电压环境下设备的功耗较小，因此在设备运行初期的功耗较低。高兼容性。虽然GIS设备与传统电力设备在本质上有一定的区别，并且表现出高效率的优点，但在实际应用中，它可以在与传统电力设备相同的工作环境下运行，操作和使用方便。此外，该装置还可以在网络环境中使用，具有一定的自动化和智能化功能。
2. GIS设备的故障诊断与监测技术
2.1GIS设备的故障诊断
（1）断路器检修
在GIS设备发生故障后，一旦确定为断路器所引起的，那么在断路器的维护中，首先要确定的是电源是不是出现故障。因此，当断路器不能正常工作时，首先检查电源是否断开，并检查保险丝，如果电源断开，然后尝试断开，如果保险丝出现，只能更换新的保险丝。加工后进一步检查控制柜。当电源不存在问题时，考虑控制回路是否由故障的开合动作引起。此时控制回路的焦点处于关键位置。此时，我们需要查看故障类型是开启动作还是关闭动作[4]。当故障出现为开断动作错误时，再检查断路器控制手柄和开断线圈是否有特殊情况可以请专业人员对控制回路进行详细检查，并在合闸时进行检测，二次维修时专业人员会检测二次回路。如果引起断路器故障的原因是六氟化硫气体的压力不足时，应当注意，如果断路器不能完成开路操作，则必须切断断路器电源使其空开，重合闸必须向上报告停止。如果关闭操作不能完成，则先中断电源，并申请重新关闭，然后由维修人员进行维护。当六氟化硫气体压力降到警告水平以下，不能支持断路器的开合时，就需要迅速中断断路器的电源，关闭操作机构，并作出手动操作不可能的标志，然后根据设备缺陷管理系统故障切换后进行专业维护。
（2）互感设备检修
一般来说，GIS设备中变压器元件出现问题的概率不高。但并不意味着不会出现问题，而且变压器出现问题，一般不会出现明显的故障现象，因此员工无法及时有效的清楚故障原因，这使在后期维修工作受到阻碍。正规的GIS设备，在科学检查与原装一般不会出现变压器故障，其采用先进的在线监测技术可以保证变压器的正常运行。当然，确实有变压器故障时，可以根据图纸设置保护段，再配合检测系统装备进行故障定位，进行更换维修。变压器的更换必须严格控制其型号，质量的统一，在做好接地准备后，更换过程必须严格按着说明书以及GIS设备现场实际需求进行准确安装。
2.2GIS设备的带电监测
GIS设备带电监测技术包括超高频带电监测技术、超声波带电监测技术、红外线成像监测技术、气体泄漏带电监测技术等技术。在监测变电站中的GIS设备运行状态时，要根据变电站的实际运行情况和GIS设备的特点选择适合的带电监测技术，以下就是对各种GIS设备带电监测技术在变电站中的应用。
（1）超高频传感器监测技术的应用
变电站GIS设备带电监测技术中主要应用的是超高频局部放电带电监测技术，具体的原理就是：采用超高频传感器监测GIS设备在正常运行中产生的超高频信号，对超高频信号进行分析判断GIS设备的运行是否正常，而超高频传感器监测技术的使用方式分为两种：一种是外置便捷使用，另外一种是内置式使用。
（2）超声波带电监测技术的应用
超声波监测技术就是接收GIS设备的超声波信号，对GIS设备的运行状态进行监测，从而判断GIS设备在运行中存在的缺陷，并准确地对缺陷的位置进行定位。但是超声波的频率接收范围比较低，而且会受到10 Hz以下的干扰信号影响，所以，在采用超声波带电监测技术对GIS设备进行监测时要选择20 Hz以上的频率。
（3）红外线成像监测技术的应用
红外线成像监测就是利用红外辐射对GIS设备进行监测，然后再将监测到的信息通过镜头聚焦在探测器上，探测器能够将这些信号转化为电信号，再将电信号进行相应的数字处理就能转换为红外图像。
3.案例分析
3.1 220kV GIS内部发热缺陷发现过程
某 220kV GIS设备，型号ZF11-252/4000-50， 2010年5月27日投入运行，属于户外设备。2018年8月13日，检修人员红外检测时发现220kV分段II 22F开关A相CT与22F-B刀闸之间的GIS设备本体异常发热，最高温度为45.4℃，并向四周发散发热，比此段GIS筒体底部温度高出6.2 ℃。现场初步分析为温度最高点部位对应盆式绝缘子接头处内部导电体接触不良发热，立即申请停电处理。经批准，当天22点33分温度异常设备转检修。
2018年8月14日，检修人员现场对分段II 22F间隔进行诊断试验分析，分别包括回路电阻、X光透视等检查项目。
3.1.1 回路电阻试验
试验人员从接地刀闸22F-D5至22F-D6之间进行回路电阻测试，测试结果：A相：643μΩ、B相：376μΩ、C相：354μΩ，出厂规定值为不大于396μΩ。
3.1.2 X光透视检查
试验人员对发热缺陷部位进行X光透视检查，检查结果未见异常。
由以上停电检查情况分析，220kV分段II 22F开关A相CT与22F-B刀闸之间发热缺陷对应的回路电阻试验数据为643μΩ，远大于出厂值要求，可初步判断为该段GIS内部导电部分有接触不良缺陷发生，需进一步解体检查。
3.2 解体检查及预防措施
3.2.1 现场解体检查
检修人员经过现场对220kV分段II 22F开关A相CT与22F-B刀闸之间GIS本体解体发现，缺陷位置有两处，分别是：a、触指与导电杆接触不均匀;b、电连接导电座与小触指座接触不良。
3.2.1.1 触指与导电杆接触不均匀
检查电连接触指有发黑痕迹，应为装配时涂抹的导电膏在触指导流作用下受热焦化发黑。现场检查发黑触指分布集中在底部下端，判断该位置触指与导电杆接触不均匀。
3.2.1.2 电连接导电座与小触指座接触不良
经过进一步对缺陷段GIS解体检查，对电连接内部的螺栓重新打力矩，发现有3个螺栓力矩未达到25N·m要求，导致导电膏在设备运行时受热不均并烧蚀凝固发黑。
3.2.2 预防措施
综合以上缺陷GIS现场解体检查判断分析，电连接导电座与小触座螺栓压接不紧是导致接触不良发热的主要原因，另外由于早期制造工艺原因，触指不能与导电杆有效全部接触，导致电流不能均匀通过触指，造成局部触指发热，最终导致该段GIS外部壳体温度异常。针对此类GIS设备红外检测温度异常缺陷，公司立即安排了对该设备制造厂家同一批次设备的安全隐患排查工作，包括工作如下：
a.加强GIS设备红外精确测温，掌握其运行状态;
b.通知厂家应采取措施，改进制造安装工艺，避免此类问题缺陷的再次发生;
c.在设备检修过程中对接头的处理将更具针对性，保证检修质量，避免日后出现过热现象。
对于GIS设备内部发热缺陷的判断，不能简单通过表面温度法进行判断。应根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析，并根据同类设备的正常状态和异常状态的热像图，判断设备是否正常。通常由于GIS壳体发热等因素的存在，给内部发热的判断造成很大干扰，此时可以通过红外热像图特征加以判断。GIS罐体感应电流发热主要集中在法兰连接处，热像在罐体圆周较均匀或集中在固定螺栓、法兰跨接短路片处;而内部导体发热时，水平放置的GIS 结构中，内部气体的对流散热过程会受到重力作用的影响，造成沿截面圆周上的温度分布不均匀，温度最高点一般在圆周最高点，圆周最下方有温度最低点。另外，由于内部发热，使得SF6压力增大，可结合SF6密度继电器的压力变化来判断是否为内部故障。该案例充分说明红外热成像检测技术能够行之有效的发现设备过热缺陷。
参考文献
[1]张凡，张琪，吴一帆，等.带电检测技术在GIS设备状态监测中的应用分析[J].低碳世界，2016（32）：75-76.
[2]姚卫民，黄安朝.浅析变电站GIS设备的故障诊断与检修[J].科技创新导报，2018（36）.