500kVGIS绝缘故障分析及处理

薛景天

（江苏省送变电有限公司，江苏 南京 210000）

GIS设备具有体积小、故障率低、运行安全可靠等优点，近年来，得到了广泛的应用，但其在安装、运输等阶段常会造成一些绝缘隐患，对电网运行造成潜在威胁。随着电网电压等级的逐渐升高，GIS设备的绝缘问题变得愈加严重，尤其是在制造、安装过程中，由于设备质量不过关或安装工艺差造成设备绝缘性能下降进而引发设备绝缘故障的情况所占比重较大。

1 相关概述

1.1 变电站建设工程管理的必要性

众所周知，电力工程在人们的生活中占据着非常重要的地位。电力无处不在，渗透生活的各个方面，因此保证电力工程安全稳定运行即为重中之重。在此过程中，要提高对变电站工程管理的重视程度，变电站管理质量的提升不仅能够保障变电站的有效运转，也能够促进整个社会、整个国家的经济发展。

对于变电站整体的安全运行来说，建造过程中全环节管理是尤为重要的，工程管理是否合理化、专业化直接影响变电站能否高效运转。若是管理工作不合格，造成的相应质量问题及事故将会给人们的生命以及财产安全带来威胁。

1.2 GIS的特点

GIS设备是集隔断装置、防止短路装置、变压器、接地开关、电流互感器、电缆终端、避雷器、进出口套管以及母线于一体的装备，并在套上金属外壳确保零件处于安全环境下，在设备内部储备好SF6气体。如上所述，GIS设备体积小，可以在工作中节省许多空间，而且这种设备的使用范围较大，打破了地形的限制，比如，山区、地下区域等局势复杂区域均可以使用。

SF6气体具有绝缘和灭弧的作用，GIS设备因为内部注入了SF6气体，所有操作均可在套管内部进行，可保证设备的密封性，以有效避免外部灰尘、盐雾和雪的影响，这增加了设备运行的稳定性和可靠性。并且，该设备有一定的抗震能力、密封性好、有较好的安全性能，这可以减少触电的可能性。

2 GIS设备的常见故障

2.1 SF6气体水分超标

SF6气体若是出现湿度较高的情况，有可能会导致绝缘体材料的闪络故障。一般这种现象都是有水分渗透到SF6气体中导致的，水分子渗透性非常大，不纯净的水也是良导体。经过一定时间的沉淀，水分子会冲破SF6气体的阻碍进入设备中，从而给设备的运行带来威胁。

2.2 内部放电故障

电晕放电是GIS内部出现的故障中最常见的一项。一般设备内部承受的电压力达到气体绝缘的穿透的限度时，就会发生电晕放电的现象。造成电晕现象的主要是以下2种原因导致的：

（1）在制造设备的过程中，技术不够成熟。

（2）外界原因，可能会是很小的异物、毛刺或者其他影响因素，都会造成绝缘功能削弱。

2.3 SF6气体泄漏

GIS内储存的SF6气体的压力要高于外界大气压力，虽然气室法兰面都是用密封面、○形圈、密封槽、密封胶的组合保持设备的密封效果，虽然现有密封效果一般不错，但是，也会出现其他因素的影响导致漏气。随着设备使用时间的延长，设备的运行会受到多种因素的影响，比如，振动、机械压力、温度较高、湿度不平衡等情况的影响，有的密封圈的功能会受到影响，导致气体流动到外界；而且在参与其他实验的时候，比如，微水、密度继电器验证时，也可能会导致设备内部的气体流动到外界空气中。GB50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》提出，“每个气室年漏气率不应大于1%，750kV电压等级的不应大于0.5%”。所以针对以上问题和规程要求，应予以重视和定期检查，否则会造成巨大问题。举例子来说，某电厂的SF6密度继电器设置在逆止阀上。在这个电厂某次的停电检查时，相关工作人员发现有SF6气体从充气口的逆止阀流出来，造成该系统绝缘强度不够，不得不紧急停电更换。

3 机械故障

在GIS设备中最常见的机械故障，有导电杆在某一处可能会断裂、传动销脱落、机构连杆弯曲等情况。出现以上问题的原因多为未对断路器的分闸进行管控，导致电压差较大，致使断口出现被穿透现象，造成微粒现象，在微粒作用下，外壳会带电。带电导致信号传递失真、设备误动。所以，针对以上问题有以下几种解决方案：

（1）相关工作人员要根据相关规定条例，在微水、组分等方面进行严谨的检验。

（2）关于断路器及刀闸的操作，相关工作人员应该在对其操作前后进行再次检查电压的波动情况，以便及时发现异常情况，对问题及时处理。

（3）相关工作人员在处理断路器或者刀闸的时候，若是变压器或者GIS设备有异常，应该及时停止相关设备的工作运转，及时找出故障的原因，避免对设备造成更大的损害。

（4）及时检查断路器的质量问题，判断相关设备上的传动销和分闸行程是否有问题。

4 变电站GIS设备的故障诊断与检修分析

（1）对SF6气体进行检查。SF6的密度很大程度上大于空气的密度，若是SF6气体进入空气中，就一定会沉淀在空气的底部。继而，随着气体的不断泄漏，设备的绝缘性将会逐渐降低。密封性能好的管体储存气体，避免气体泄漏。要定期检查管体的密封性，比如，可以采用红外、电离法定或者激光检漏法。其中，激光检漏法是利用SF6其较强的吸收能力进行气体光谱检测，结果最精确。

（2）对GIS的整体维修。工作人员要结合设备的工作情况，结合实际工作，对设备的运行进行计划，相关负责人员应该安排定期检查并同时对设备进行修护，大多数情况下，都是1个月进行1次检查，除了要注意维修的时间外，工作人员也要严格按照相关的规定进行操作。在此基础上，企业也要进行不断的创新，将传统的检修方案和实际情况做比较，进而结合先下的技术水平，对以后的检查根据做出调整。只有这样，才能为企业的发展带来更大的经济利益，以此为社会的不断发展做出贡献。

5 新型方案需要解决的关键技术

对于现在的设备安装，新的方案层出不穷，为了与方案提出的理念相符合，也要不断对技术进行创新改良。其中，在技术方面的创新有以下几种：

（1）基础埋件的蜂窝梁。由于原来的传统技术很难解决钢筋网片、电缆和管线没有办法横向穿过预埋件，但是，采用蜂窝梁的模式可以打破这一限制。除此之外，蜂窝梁还可以增强轻质混凝土的承受能力，防止其开裂。关于蜂窝梁的建造方式，工人会选择H型的钢材或者工字型的钢材进行裁割拼接，将其组合成符合蜂窝梁性质的结构。而且，蜂窝梁和实腹梁相比，蜂窝梁有可以节省钢材的优势，这可以有效地减轻自身的重量；在钢筋网片、电缆管线穿透过蜂窝梁后，更是为工人在轻质混凝土工作提供了条件。

（2）承载力设计要点。大部分情况下，GIS设备都会设置到蜂窝梁上，所以蜂窝梁要承受GIS的重量。不仅如此，在断路器开关开合下，会给预埋件实施一定的拔力，并且动荷载和设备荷载之间也会出现竖向下压力。这也就表明，蜂窝梁要承受来自多方面的压力，所以，这也就要求相关工作人员要及时计算相应的荷载及埋件的强度。

（3）埋件的具体位置以及预埋。工作人员首先需要依据GIS的相关规定，将锚固和结构层之间的呈带状的钢板预埋件进行预埋，继而，依据带状钢板的位置将GIS的横向埋件进行标准化、科学化的焊接。

（4）GIS设备上的基础零件和埋件之间的焊接。GIS的制造商根据现场角焊式的方法对GIS设备和埋件进行焊接。

（5）GIS设备的接地。工人会使用12mm的钢板对蜂窝梁的标准节段进行连接，还要和接地网连接起来；观察GIS接地点所处位置，利用基础设施将接地点暴露出来，将其和设备的接地件相连。

6 多措严把设备安装质量

6.1 加强机制体系宣贯

加强机制体系有以下2个方面。

（1）向相关的工作人员宣传《输变电工程设备安装质量的重点措施》《基建质量管理规定》《输变电工程标准工艺管理方法》等规范规定，并且要重视整个工程中涉及的技术设计合集、技术的标准程度、对工程选择恰当的施工思路等。增强对GIS设备的安装规范化，企业不断对安装的条文规定进行完善修正，通过规范的条例促进实际工作的完善。

（2）企业应该将《输变电工程主要电气设备安装质量工艺关键环节管控记录卡》向员工宣传，并且要鼓舞员工将规定落实到实处，对于质量技术标准、过程管控责任，将这两方面在GIS安装的过程中明确，对过程中的检查、关键环节的检查也要特别突出。

6.2 做好安装技术管理

针对设备的安装技术工作，有以下3种方法：

（1）企业要联系基建、物资、施工以及GIS的制造商进行探讨研究，从而进一步完善关于GIS的安装工作，并且要形成相关的规范条例。除此之外，研究的条例要有一定的科学性、严谨性，图文并茂、通俗易懂，更进一步地促进设备安装工作的开展。

（2）企业要结合实际，对GIS设备的安装程序不断完善、修订，以便更好地应用于安装工作。

（3）企业要投入更多的人力物力、资金去培养负责安装设备的专业性人员，对员工进行专业的培训。并且倡导员工落实工作条例，以此培养员工的责任心，增强相关工作人员的责任感。

6.3 加强验收试验管控

若想保证设备安装工作的圆满完成，就要加强后期的检查力度。关于验收实验有3个方面需要注意。

（1）在交接数据的时候，一定要保证是以现场出具的形式进行交接。对于重要数据，监察部门的人员要进行仔细的检验，通过检验，才可进行下一项工作。

（2）可以采用实验内窥镜的方式对设备安装效果进行检验，并且相关负责人员要尽量保证在设备安装的过程中进行，这样更具有实时性。

（3）企业针对重点环节，要采取更加独特的方法，着重检查。特别是对于经常有差错的制造商或者有瑕疵的设备材料，要进行严格管控。若是没有通过检查，则不能参与项目的实施。

6.4 跟踪投运后质量

对于设备安装质量是否能够达到标准，则要对设备安装后期工作进行完善。有以下两种办法：

（1）在设备工作的后期，可以进行隔一段时间的检查其运行情况。比如，对于已经工作1年的机器相关负责人员要对其进行检查，早期发现设备在运行中存在的不足，并且及时做记录，以便企业对设备不断改进完善。

（2）企业要组织运检、调度等部门之间的交流研讨，对于带点检验、定期检查等方面的工作提高积极性，找出中间可能会存在的问题，为以后的设备安装工作做铺垫。

7 结语

总而言之，本文阐述了故障发生的过程，结合现场检查试验及出厂追溯，分析认为，气室内部遗留异物引发的绝缘子沿面放电是导致此次故障的主要原因，因此从设备的制造、运输、安装、交接阶段提出了防范措施，以确保设备的可靠性。