浅谈500 kVGIS设备故障诊断与维护

余祖良

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

浅谈500 kVGIS设备故障诊断与维护

余祖良

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

针对500 kV GIS设备运行年久后，出现断路器操作机构渗漏油、隔离闸刀操作机构卡涩等故障，制定一套准确、完整的故障诊断与维护方案，全面诊断GIS设备的运行状态并提出相应的检修措施。

500 kV GIS设备；故障诊断；SF6气体

1　前言

华东桐柏抽水蓄能电站是一座日调节纯抽水蓄能电站，共安装4台立轴单级混流可逆式水泵水轮机组，机组单机容量300MW，总装机容量为1200MW。电站安装有瑞士ABB公司制造ELK SP3型GIS（六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备）。电站GIS分为地下及地面两部分，地下GIS布置于主变洞第二层，2台主变压器组成联合单元。地面GIS布置于开关站GIS室内，采用二进二出内桥接线形式，经户外套管和两回500 kV出线设备相连。地下GIS和地面GIS之间通过500 kV电缆连接。

桐柏抽水蓄能电站500 kV GIS设备于2005年投运。运行年久后，出现断路器操作机构渗漏油、隔离闸刀操作机构卡涩等问题。由于500 kVGIS设备与常规设备相比，设备维修过程复杂，维修空间狭小，加之设备全部被封闭，一旦发生故障，后果往往很严重，停电范围要比常规设备大，经济损失也比较大。所以，对桐柏电站500 kV二单元GIS设备制定一套准确、完整的故障诊断与维护方案，对保障GIS设备安全运行具有重要意义。

2　GIS设备常见故障

GIS设备具有运行可靠性高、维护方便，占地面积小等优点，但同时也出现一些故障，具体有以下几种故障。

2.1 SF6气体泄漏

这类故障通常发生在设备的密封面、焊接点和管路接头处，主要是由电气设备的材料和加工、装配、设计缺陷以及密封材料老化或破损造成。

2.2 SF6气体微水超标

运行当中的断路器室SF6气体含水量太高引起的故障易造成绝缘子或其他绝缘件闪络。微水超标的原因主要是通过密封件渗入的水分进入到SF6气体中，由于水分子的渗透力极强，经过多年的运行，不断有水蒸气向内部渗透，导致气体中含水量上升。

2.3断路器故障

GIS断路器故障发生主要是由于断路器、隔离开关或接地开关等元件的气体击穿，还有动、静触头在合闸时的偏移，引起接触不良。

2.4内部放电故障

GIS内部放电故障较为典型的是电晕放电。由于外加电压上升达到气体绝缘击穿强度时，就容易发生电晕放电。发生电晕放电的原因主要是由于制作工艺等原因，GIS内部存在微小的异物、毛刺等缺陷导致绝缘强度下降所致。

2.5液压机构出现渗漏油或打压频繁等故障

液压机构渗漏油故障主要分为外部渗漏和内部渗漏两大类，液压机构发生外漏的主要是管接头松动、接头卡套损坏等造成。

发生内漏的主要是液压机构的密封圈、垫片损坏老化、内部接头松动等造成。

3　GIS设备故障诊断与维护

结合桐柏电站500 kV二单元GIS设备接线特点，对GIS设备采用检查、观察、寻找故障、诊断、调整修理、更换和试验等手段，全面诊断GIS设备的运行状态。以下具体介绍诊断方法和项目。

3.1 GIS设备检查项目

（1）GIS设备外观目视检查包括：GIS金属外壳及其连接件检查；开关操作机构外观及内部元件检查；现地控制柜外观及内部元器件检查；二次电缆及连接线外观检查；GIS设备接地连接等可以由目视检查出的部分检查。

（2）气室SF6气体密度检查：检查GIS设备的气室SF6气体密度，可以判别气室的气密性。根据温度压力曲线检查气室压力应符合设备技术要求的额定压力。

（3）气室SF6微水/压力/分解物含量测量，对各个气室的SF6气体进行微水含量检测。要求断路器气室不大于300 ppm（v），其他气室不大于500 ppm （v）；纯度应高于98%等。

（4）GIS设备回路模拟试验即功能试验包括：隔离接地开关、快速接地开关现地手动/电动分合闸操作；断路器现地电动分合闸操作；开关、断路器的联锁闭锁试验；断路器防跳跃试验；故障报警信号检查；间隔加热器功能检查等。

3.2 GIS设备维护项目

（1）断路器弹簧储能液压操作机构密封检查、控制元器件检查调整、储能效率检查、操作功能检查等。设备运行5年后还需进行以下检查：断路器操作次数检查；液压泵启动次数检查；碳刷检查（最小长度11mm）；传动元件，传动轴衬套检查；辅助开关位置指示器检查；功能测试，分闸线圈时间测量；功能测试，合闸线圈时间测量；一次合分操作后，储能时间的测量等。

（2）隔离闸刀、接地闸刀操作机构控制元器件检查、机械传动元件检查调整等。维护过程需要进行以下检查：用手柄进行操作机构的机械功能试验（分—合操作）；检查马达的限位开关，手柄联锁装置以及位置指示器；测试中间和重点位置；测试手柄和终点位置的闭锁；目检电气连接（使用内窥镜）；操作机构的电气功能试验（分—合操作）；测量额定电压下的马达电流；检查碳刷；防凝露加热器的功能试验等。

（3）现地控制柜控制元器件检查调整，维护过程需要进行以下检查：单元联锁及间隔间联锁检查；控制开关及辅助接点检查；断路器防跳回路检查；告警信号检查；断路器闭锁功能检查；合闸回路检查；监视继电器检查；控制电缆检查等。

（4）密度监视器检查，密度继电器设于两级报警输出机构，继电器的报警值不可调。需使用专用的SF6气体密度继电器校验仪进行校验。

（5）互感器与避雷器进行接线检查，接线端子盒密封情况检查。

4　GIS设备诊断结果

4.1设备的绝缘状态

通过对SF6气体的微水含量、气体分解物SO2/H2S含量、SF6气体纯度的测试数据进行分析（表1），各项指标均符合技术要求。说明GIS内部不存在电晕、闪络等放电现象引起的分解物含量增加或超标，从而判断GIS内部的绝缘状态良好。

4.2设备的操作性状态

（1）断路器及其操作机构

弹簧储能液压操作机构HMB-8.2外观完好，其中桐岩线5054开关C相一个储能模块连接面可见挂油现象，在检修时已对漏油部件进行更换。弹簧储能液压操作机构的操作功率满足要求。桐岩线5054开关B相机构油位偏低，现场已加液压油至额定油位。液压油颜色正常无发暗浑浊等现象。断路器及其操作机构总体各项性能指标均能达到技术要求。（2）隔离开关、接地开关和快速接地开关操作机构隔离开关触头外观目测检查良好，动作良好。操作机构的电气性能及机械性能均良好。

4.3设备的气密性状态

现场检查各气室密度继电器刻度及查阅以往设备补气记录，此次维护的设备各密封部件均无泄漏。

4.4现地控制柜元件及气体密度继电器状态

现地控制柜的各元器件外观无机械及电气损伤、腐蚀，动作准确可靠，无抖动，异响等异常现象。密度继电器B5A、B5B有腐蚀情况，在维护中更换新的密度继电器。其余密度继电器均可以正确指示，各报警输出动作值均符合要求。

4.5断路器合分时间特性

断路器的合分特性均符合ABB该型号GIS设备的技术要求，可以判定合格。

从以上诊断结果及现场检测的各项性能指标分析，500 kVGIS二单元总体上符合设备的各项参数要求，结合设备状态分析，该单元GIS设备在检查维护间隔期内（一般是3～5年）无需进一步的小修或大修工作，但随着GIS设备使用时间的增长，有必要在下一个检查维护期后对GIS设备的相关参数继续进行测试，以实现连续的状态检测。

5　结束语

通过此次500 kV二单元GIS设备诊断与维护工作，及时发现GIS设备存在的运行故障隐患并作出相应的检修措施，确保GIS设备在运行使用过程中不发生故障，从而避免造成更大的损失，做到防范于未然。同时，随着科学技术的进步，GIS设备诊断新技术、新方法不断涌现，如超声波法、特高频测试法已应用于GIS设备诊断。我们将在今后的工作中不断尝试和探索新技术、新方法的应用并积累经验，为GIS设备安全运行不断提供技术保障。

[1]刘明武.电力GIS设备故障诊断方法的探析[J].内蒙古科技与经济，2013(4):122-123.

[2]李景禄.高电压电气设备试验与状态诊断[M].北京：中国水利水电出版社，2008：146-149.

[3]姚智明.高压设备中SF6气体泄漏原因分析[J].科技信息，2012（9）：362-363.

[4]王付钢.GIS设备微水超标的原因及控制措施[J].科技纵横，2009(12):139-140.

[5]赵晨光，康国钧.断路器液压机构常见故障分析及处理方法[J].电器工业，2011(9):61-62.

[6]范磊.电力GIS设备故障诊断方案[J].机电信息，2011(15): 25-27.

余祖良（1983-），男，工程师，从事抽水蓄能电站运维工作。

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1672-5387（2015）11-0045-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.016

2015-07-31