包钢71#变电所110kV GIS故障分析与防范措施探讨

王茂国，石成国，李永

（包钢股份工程服务公司 包钢动供总厂，内蒙古 包头 014010）

目前，电力是人们日常生产生活使用最为广泛的能源，我国非常的重视电网建设。随着经济的不断发展，我国逐渐加大电网方面的投资力度，并且逐渐的完善变电站建设，确保人民可以正常用电。GIS 设备本身具有的诸多优势，使得其在变电站之中得到广泛的应用，但是我们也不能忽视在日常运行环节GIS 设备因为各种因素的影响导致故障的出现，最终影响变电站的正常工作。

1 GIS 组合电器的简介与优缺点分析

GIS 一般是由断路器、接地开关、隔离开关、互感器、连接件、母线等共同组成，这一部分设备或者是部件全部封闭在金属接地外壳中形成了一个间隔，其内部存在一定压力的SF6气体，属于绝缘介质。一个GIS间隔之中包含了诸多设备，这一种紧凑的设计优点相对突出，但是同样也存在一定的问题，所以只有合理的分析其优缺点，才可以制定相应的故障维修技术措施。

1.1 优点分析

第一，小型化。GIS 选择SF6 作为绝缘与灭弧介质，这样就可以减少占地面积。第二，可靠性高。因为GIS组合电器带电部分都被封闭在SF6 气室之中，不会受到外部环境太大的影响，并且内部的隔离开关、断路器以及接地开关之间都是相互连锁的。第三，安全性较高。因为GIS 封闭在接地的金属壳之中，所以也不会存在触电危险。SF6属于不燃气体，没有火灾危险。第四，带电部分属于金属壳体封闭，对于静电和电磁进行屏蔽，抗电磁干扰能力强，并且噪音小。第五，安装周期短。在工厂中进行GIS 整机的装配、调试，等待试验合格之后，利用单元或者是间隔的形式直接运送到现场。第六，维护方便，但是检修周期较长。由于GIS 结构的布局较为合理，SF6 气体灭弧能力较强，因为延长了使用寿命，也有利于日常的维护。

1.2 缺点分析

第一，价格昂贵，会提升变电站整体投资。第二，一旦发生事故，就可能导致被迫停电现象的出现，严重时还会进一步加大停电面积，而事故处理难度较大，耗费的时间较长。第三，SF6属于惰性气体，无毒，但是要比氧气重，泄漏之后就会在低洼之处聚集，可能导致运行人员窒息。第四，当GIS 出现绝缘击穿事故的时候，其内部会有电弧产生，在高温高压的作用下，SF6 会分解为硫化氢、氟化氢等剧毒物质，并且附着在母线等设备的表面之上，如果不留心就可能威胁检修人员的健康。第五，GIS 整体的密封会导致局部放电和内部发热的故障出现，如果不能及时的处理，就会引发绝缘击穿等事故。第六，为了避免外壳感应电触电，对于GIS 接地以及变电站接地的要求就偏高。

2 71#变电所110kV GIS故障分析

2.1 事故现象

2018年7月1日14点05分，83#变电所钢冶I回距离II段保护动作跳闸，故障相别为A、B相，短路位置测距为3．3km。71#变电所钢冶I回及所带110kV I、II段母线，2#主变，35kV II段、10kV II段及配出失电。

钢冶I回故障跳闸影响4#高炉、钢管公司1#铸机、炼钢厂5#铸机、动供总厂6#、7#空压站，跳闸同时，引起83#变电网波动，影响炼铁厂一烧、三烧，炼钢厂6#铸机，长材1#、3#线，轨梁1#、2#线。

2.2 处理经过

事故发生后，动供总厂立即按照事故应急预案及事故处理流程组织设备检查及恢复送电，于14点56分恢复10kV II段母线送电，16点43分恢复10kV II母全部馈出线路送电；16点47分恢复35kV II段母线送电，17点23分恢复35kV II母全部馈出线路送电。同步安排供电线缆部对钢冶I回架空线路全线进行巡视检查；安排工程服务公司动供电气作业部对钢冶I回83变、71变两侧进行保护传动，对71#变侧110kV I、II母GIS间隔SF6气体成分进行测试，对110kV I、II母母线、110kV 1#、2#PT、分段与配出按规程进行耐压试验。

2.3 原因分析

（1）钢冶I回架空线路全线无异常。

（2）71#变电所110kV GIS 组合电器外观检查无异常、无异味、无放炮痕迹、无发热，对所有间隔气室SF6气体成分进行检测，其中110kV 1#PT 间隔避雷器气室CO含量为103．5ul/L，纯度91．68%，试验结论为：分解物含量很高，内部存在高能量局部放电，引起固体绝缘材料分解，尽快停电处理（2016年12月15日，71#变110kV 1#PT SF6气体成分测试，CO含量为25．1ul/L，纯度99%，试验结果合格）。

（3）对110kV I、II母及相关设备进行耐压检测，结果为110kV 1#PT与避雷器共用间隔耐压不合格。

（4）钢冶I回两侧保护复查正常。结论：初步判断为110kV 1#PT避雷器故障，具体故障元件待解体后进一步确认。

（5）解决措施：①根据GIS运行年限及运行状况，制定大修计划。②对于运行年限超过10年的GIS设备内避雷器及绝缘易损件制定更换计划。③结合我厂GIS设备运行年限，按负荷重要情况，已经上报72#、73#、75#变电所GIS技改计划，但未批准。我厂根据费用情况，制定110kV设备改造计划，2018年计划对74#变电所110kV设备进行改造。④针对GIS设备，修订检测项目、周期及标准。

3 71#变电所进一步分析与技术防范措施

110kV GIS 组合电器一般经三阶段，逐步演变为故障，首先局部轻微放电，SF6气体逐步分解产生其他分解物，然后绝缘逐步降低，引发故障。

（1）针对局部放电，可以定期进行局放检测，使用GIS 局部放电在线测试仪过超高频电磁波（UHF，又称特高频法）及超声波（AE，又称声发射法）体外传感原理，实现局部放电的检测和定位，适用于对GIS组合电器的绝缘缺陷进行在线检测和诊断，对110kV GIS 组合电器轻微放电异音可在几秒内得到测试结果，是开展状态监测及故障诊断的有效手段；也可以安装实时局放检测仪，建立数据分析系统，实时动态监测。

（2）针对SF6气体可以开展定期气体成分检测，根据气体含量与纯度分析，可以检查分解物含量是否超标，判定内部是否存在高能量局部放电；也可以安装实时气体成分检测仪，建立数据分析系统，实时动态监测。

（3）定期做绝缘检测耐压试验，根据每年耐压数据判断绝缘劣化趋势。