浅谈GIS设备易发生事故的原因及倒闸操作注意事项

雷春萍 宁夏银川供电局， 银川 750011

浅谈GIS设备易发生事故的原因及倒闸操作注意事项

雷春萍 宁夏银川供电局， 银川 750011

SF6气体绝缘金属全封闭组合电器设备(简称GIS）的应用范围越来越广，电力系统对GIS设备引发事故的程度也越加重视，本文论述了GIS设备倒闸操作方法及注意事项，并对GIS设备常见的几类事故，如：SF6气体微水超标引起的事故；GIS导体对外壳电弧短路引起的事故；倒闸操作不当引起的事故等，进行了原因分析，提出了预防事故的防范措施。

GIS设备；倒闸操作；事故原因；防范措施

概述

GIS设备是由断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管等7种电气元件组合而成。安装在充有一定压力的SF6气体金属壳里。根据各元件功能的不同将GIS的金属外壳分成若干个气室。GIS设备气室如图1所示。

图1 GIS气隔分布图

由于GIS设备运行安全可靠、检修周期长、维护工作量少、安装方便、占地面积少且GIS设备受环境影响小等优点，在电网得到广泛应用。GIS设备虽突出优点，当若发生故障，对设备损坏严重、停电范围大，受现场环境条件限制，检修难度大，修复时间较长。本人所在某220kV变电站就是一座GIS 变电站。为了掌握GIS设备性能，查阅了诸多资料并在现场与安装调试人员探讨GIS设备的技术性能。并参与变电站设备验收及投入工作，收集整理GIS设备在运行过程中出现的异常和缺陷，对GIS设备常见的事故进行分析，为积累运行经验掌握第一手资料，以便对今后的运行工作起到指导和预防作用。因此，对GIS设备常见事故的原因进行分析探讨，制定相应的防范措施，预防事故的发生。

1 GIS设备常见事故

1.1 SF6气体微水超标引起的事故

GIS设备SF6气体湿度的监测手段是保证GIS设备安全运行的重要条件。水分渗入是影响GIS设备安全运行的关键，SF6气体微水含量要求值如表1所示。

表1 SF6气体微水含量要求值(x10-6，v/ v）

SF6气体湿度高,对断路器气室(有电弧分解物的气室）及没有电弧分解物的气室有着不同的影响。对断路器气室，湿度偏高时，SF6气体的电弧分解物在水分参与下会产生很多有害物质，从而腐蚀断路器内部结构材料使绝缘下降，缩短触头的寿命，增大触头的接触电阻：湿度严重超标时，会引起盆型绝缘子表面水分凝结，从而造成绝缘子表面闪络。湿度超标还会降低气体的绝缘强度，容易引发事故。

微水超标的主要原因有：

（1）密封件的老化和渗透；

（2）各法兰面密封不严；

（3）吸附剂饱和失效；

（4）在测试SF6气体压力、水分以及补气过程中带入的水分等原因。

当水分进入到SF6气体中，气体中含水量持续上升无疑是外部水蒸气向设备内部渗透的结果。水的渗透力极强，而且大气中水蒸气分压力通常为设备中水分分压力的几十倍，甚至几百倍， 在这一压力作用下，大气中的水分会逐渐透过密封件进入造成气体绝缘下降而容易引发事故。

1.2 GIS导体对外壳电弧短路引起的事故

GIS设备触头包括断路器和隔离开关触头，当触头接触不良时会出现过热现象。长时间过热会形成恶性循环，最终导致触头失去弹性，触头电阻变大。由于严重发热，引起触头金属物熔化，从而形成尖端放电，造成GIS导体对外壳电弧短路而引发事故。

1.3 倒闸操作不当引起的事故

由于GIS设备的全封闭性，大部分都没有配观察孔。当GIS设备运行时间长、操作频繁或安装质量不好时，在倒闸操作过程中可能会引起其隔离开关假分或假合(即指示位置与实际位置不一致），合闸(分闸）不到位的情况也有可能发生，这两种情况都会引起GIS设备事故和误操作事故。

1.4 其它原因引起的事故GIS设备在运行过程中，最常见的是SF6气体泄漏，该类事故通常发生在组合电器的密封面、焊接点和管路接头处，约占整个GIS故障的50%左右，由于密封垫老化、焊缝出现砂眼均会引发事故，再就是GIS内部放电故障，由于制造厂家车间环境、安装工艺造成内部进入杂物，使GIS内部电场分布不均匀，存在悬浮电位，导致电场强度局部升高，进而产生电晕放电，GIS中金属杂质和绝缘子中气泡的存在都会导致电晕放电或局部放电的产生。在某变电站发生了220kV三相共箱母线筒内部放电故障，设备检查发现B相母线与其支持绝缘子上的支撑件之间出现放电痕迹，造成局部电场不均匀引起的放电故障。

2 应采取的防范措施

2.1 SF6气体微水超标引起的事故应定期测量SF6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气室，根据渗透理论，大气中的水分会慢慢地渗入，故要加强对该气室SF6气体湿度的监测。SF6气体湿度的测量结果，往往受环境温度和湿度的影响，故气体湿度的定期测量最好选择在同一环境条件下。

2.2 GIS导体对外壳电弧短路引起的事故应定期进行回路电阻测量。电阻值必须与投产前的测量值进行比较，必要时比较分析其它类似的回路电阻值，判断设备在良好工况下运行。定期使用红外热像仪对GIS设备触头部位进行温度测量。根据设备负荷情况、环境温度、历史数据及类似回路部位进行综合分析，判断设备在良好工况下运行。

2.3 倒闸操作不当引起的事故应对于没有配观察孔的GIS设备，当隔离开关或接地刀闸操作后，无法看到设备的实际位置，检查方法应按《电力安全工作规程》第2.3.6.5执行，可通过设备机械位置指示、电气指示、带电显示装置、仪表及各种遥信、遥测等信号来判断。判断时，应有两个及以上的指示，且所有指示均已同时发生对应的变化才能确定该设备已分闸（合闸）。 对于三相联动操作机构，可在隔离开关操作过程中，有现场运行人员观察三相操作连杆的转动情况和机械位置指示的最终位置，判断隔离开关的分合闸情况。

2.4 在断开断路器并确认断路器已分闸后，应立即断开断路器合闸电源，再操作有关隔离开关。此外，GIS设备在运行时，隔离开关的电机操作电源必须断开，防止由于直流回路接地引起运行中的隔离开关带负荷误分、合闸事故。

2.5 隔离开关操作指令发出后，若由于某种原因操作失灵，必须断开操作控制回路直流电源，防止由于指令自保持而引起隔离开关自动分合闸事故。

3 GIS倒闸操作正确方法

3.1 运行人员在变电站综自后台机上进行远方遥控操作。

3.2 在本间隔测控屏上进行操作。

3.3 在汇控柜就地操作。

3.4 操作后位置检查，由于GIS设备是全封闭的，所以没有明显断开点。操作后的状态检查从以下三方面发生对应变化进行检查：一是在后台机主接线图上检查设备状态的变化。二是事件记录的报文。三是现场位置指示器的状态确认。

4 GIS倒闸操作注意事项

4.1 GIS严禁解锁操作，当刀闸在合位，严禁操作地刀。正常情况下，严禁对GIS中的断路器、隔离开关、接地刀闸进行现场机械操作。

4.2 验电方法,执行变电站安全工作规程关于对无法进行直接验电的设备，可以进行间接验电。即检查隔离开关的机械位置指示、电气指示、仪表即带电显示装置指示的变化，且至少应有两个及以上指示已发生对应变化；若进行遥控操作，则应同时检查隔离开关的状态指示、遥测、遥信信号及带电显示装置指示进行间接验电。

4.3 GIS中的断路器、隔离开关、接地刀闸操作前，应检查气室的SF6压力正常，且无报警信号后方可进行操作。

4.4 在合上线路接地刀闸前，应在线路出现套管三相导线上验电确无电压后，方可合上线路接地刀闸。

4.5 由于GIS系统的断路器、隔离开关无明显的断开点，只能凭操作机构的分、合指示器确定其位置，因此检查断路器、隔离开关的分、合位置必须认真仔细。

4.6 GIS汇控柜内各电源开关断开时，先拉开刀闸控制电源开关，检查位置正确，拉开电源开关，最后拉开刀闸电机电源开关。GIS汇控柜内电源开关投入时，先合刀闸电机电源开关，再合电源开关，检查位置指示正确，最后合上刀闸控制电源开关。

4.7 GIS设备操作联锁系统无手动解锁开关，启动充电等非正常程序操作前，应由继保人员将联锁回路解除。操作结束后由继保人员恢复联锁系统。

4.8 线路送电后，再投入其重合闸压板，是为了防止将遥控转换开关由“就地”切至“远方”时，断路器自动重合。

5 结语

综上所述，引发GIS设备事故的原因是多方面，如一旦发生故障，轻者影响正常供电造成设备损坏，重者则导致电力系统振荡或瓦解，造成大面积停电，为杜绝事故发生运行人员应定期监测设备状态，在运行维护中注意倒闸操作方法，严格执行“两票三制”杜绝误操作事故，确保变电站安全运行。

[1]变电运行现场操作技术.中国电力出版社, 2004

[2]高压开关设备管理规范.中国电力出版社, 2006

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.080

雷春萍（1972— ），女，工程师，从事变电运行工作。