变电站GIS设备内部发热问题查找方法

赵雪丽　郭治平

[摘 要]针对目前电网中变电站多数使用GIS设备，而在实际运行中GIS设备红外测温和热成像工作中发现一些GIS设备罐体发热的现象，以及结合GIS设备在实际运行中发生的异常和事故以及带来的危害进行了详细分析，找出了GIS设备发热的主要原因，并结合电网运行情况提出了相应的预防措施。

[关键词]GIS金属封闭开关设备；红外测温；原因查找；危害；

中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0001-01

1.引言

GIS是一种金属封闭的开关设备，它不是使用大气压力下的空气，而是选择气体作为绝缘介质。GIS作为高压配电设备，它本身是由隔离开关、电压互感器、断路器、避雷器、组合套管、绝缘盆子、母线、电流互感器组成。GIS采用的是灭弧性能和绝缘性能优异的SF6气体作为灭弧和绝缘介质。并且所有的高压电器元件被密封在接地金属筒中。因此GIS具有占地面积小、密封的元件免受环境的影响、可靠性高、操作方便、维护周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、安全可靠的运行、便于维修、较长的维修周、方便于安装、施工周期短等优点，而传统敞开式配电装置没有这些优点。

2.GIS设备发热问题的分析、查找、带来的危害

从长期的运行经验分析GIS设备罐体的发热对设备和电网运行造成的影响，相关技术人员一直持续对此问题进行研究，并深入分析。

我们通过实际运行过程中积累的一些经验和数据分析发热的原因基本为：导体接触不良、盘式绝缘子或支柱绝缘子绝缘下降、罐体涡流、法兰之间或螺栓接触不良、SF6气体微水超标造成绝缘降低放电。

2.1 导体接触不良造成发热

运行中通过运维人员红外测温发现GIS设备两回出线刀闸的同一部位温度为25度、45度，一回出线刀闸罐体上下温差为50度、40度，相差10度，环境温度为23度，通过专业软件进行热分布分析，初步判断为内部刀闸导体部分接触不良造成发热，若不及时处理会导致设备电弧烧损，甚至爆炸。发热部位可通过内部设备来定性发热种类，明显是刀闸或断路器接触部位或者有导电杆部位，基本就可判定内部接触不良造成发热。

2.2 绝缘子或支柱绝缘子绝缘下降

GIS内部绝缘盆子或绝缘支柱在运行中都承担支撑和绝缘的作用，当盆式绝缘子表面上的颗粒或毛刺突起，或者金属颗粒自由移动，悬浮电位时，会持续或间断或者突发放电或沿面闪络。若不及时发现有可能发展成为弧光短路。在刚刚开始时会引起温度的小幅变化，但从外壳很难发现。需要通过安装传感器，智能监测装置才能发现，需要运用高科技手段。人工测温达不到发现的目的。

2.3 罐体涡流

GIS内部无论是三相共筒还是离相分布，内部导体与外壳之间的距离都很小，电磁耦合很强，三相电流也是相对平衡的没有绝对平衡一说，所以对外壳的电磁感应是不容忽略的，所以在外壳感应电动势很大，即产生感应电流，即涡流。由于外壳电阻很小，涡流会很大，在金属外壳上通过电流就会产生热量。长期涡流存在会使外壳局部过热老化、材料性能下降、缩短使用寿命。红外测温发热区域为大面积均衡发热，不分上下左右，此时分析为涡流环流造成的发热，可以通过在外壳增加外部环路将三相外壳连为整体，电磁感应电流矢量和为零；将外壳更换为非导磁钢材质可以屏蔽磁场；增加长管道多点接地，装设导流排，尽快分流。

2.4 法兰之间或螺栓接触不良

运行中GIS外壳由于内部导体通有交变电流，导体与外壳之间距离小，使得金属外壳上会感应环流或涡流，电流通过外壳就会产生损耗而发热，如果此时螺栓松动、螺栓接触不良，锈蚀严重就会造成局部发热，红外成像图谱很明显发现发热点集中，成点状分布，温度很高。螺栓接触不良，会使电压升高，威胁检修和运维人员人身安全，温度再高可能会熔断接地极，引起设备故障。通过更换或者紧固螺栓就可以很好的解决这个问题。

2.5 SF6气体微水超标

运行中的GIS设备内部充满SF6气体进行绝缘，SF6气体微水含量是决定其绝缘是否合格的关键数据，当微水超标而没有被发现时，会使GIS设备内部湿气增大，腐蚀内部设备绝缘，造成导体连接部位接触不良放电闪络，也会引起发热，严重的会发生短路事故，损坏设备。测温图谱也会很明显的从纵横对比发现，温度差别比较大。必须停电，回收、抽真空、注气，定期检测SF6气体微水含量合格（图1）。

3 结束语

通过对运行多年GIS设备外壳发热的各种原因分析和研究，确定了发现各种发热现象时，如何根据外观、红外成像图谱、试验数据等确定发热原因，从而正确制定处理方案，及时准确消除异常和缺陷，保护设备和电网的安全可靠运行。红外成像测温由此可见是非常重要的检测手段，但是一些细微温度变化还需要智能在线传感监测装置才能及时准确的发现。两种手段相辅相成，缺一不可。广泛应用红外成像、传感器在线监测技术检测电力设备发热故障，为电力设备状态维护和检修提供了有力的技术依据。可以预防设备的慢性和突发性故障，为设备和电网的安全运行起到了强有力的保障作用。

参考文献

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