（国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 宁夏银川 750011）
摘要：随着电网高速发展，GIS设备在电力系统中应用广泛。但由于GIS设备工艺复杂，制造装配环节监督管控不到位，运行中易产生局部放电等缺陷。这对GIS设备带电检测及工艺提出了更高要求，本文对GIS设备常见故障原因进行分析，结合典型案例，综合运用高频、特高频、超声波等带电检测方法，准确判断局部放电类型并对并对故障进行定位，通过解体验证判断结果的准确性。同时在制造装配、运行维护提出有效的解决手段，为GIS设备安全、稳定运行提供有效的帮助。
关键词：GIS；带电检测；故障诊断
1 GIS 设备现状
随着电网往高电压、大容量、集约化等方向发展，同时对供电可靠性和安全稳定运行要求的提升，GIS组合电器类设备正越来越被各级电网特别是特高压电网使用 [1-2]。
GIS设备为全封闭结构，内部状态不可见，从外部仅能观测到气压表、分合闸状态指示等信息，无法完全判断设备状态。GIS故障原因多样，诸如异物导致放电、本体破损（开裂、漏气）、盆式绝缘子、传动系统、二次故障等。据统计，在GIS故障中，投运时间不足5年的设备故障占89.0%，投运时间不足1年的设备故障占比高达50.8%[3-4]。
GIS装用量迅速增加的同时，设计、制造、安装环节的质量管控更需得到设备制造商的正视和重视，提高状态分析、故障诊断、及在线监测的能力，对潜伏性故障的发现预判。
2 GIS设备故障案例
2.1 某110kV变电站35kV开关柜声电联合检测
对某110kV变电站35kV开关柜进行带电检测工作，发现322线特高频及超声波测试异常，存在特高频异常悬浮电位信号，经幅值及时差定位分析确定异常信号来源于该区域内母线侧感应电压作用下存在悬浮放电。
对该110kV变电站35kV开关柜进行特高频局放普测时，发现35kV开关柜部分线路中含有特高频局部放电异常信号，如图1所示。
对35kV 322线区域进行特高频定位分析，测试示波器10ms波形，在工频周期（20ms）正负半周均出现单根脉冲信号，具有悬浮放电特征，且布置在322线旁两传感器测试信号峰峰值分别为1.66V和1.72V。
特高频局部放电定位分析使用时差定位分析法来确定特高频局放信号源，分别从纵向、横向、高度三个方向来确定信号源位置。
在纵向定位中，特高频局放信号波形图分析，绿色与紫色信号上升沿时间一致，根据传感器位置可知信号源在绿色和紫色传感器位置的中心线上，即特高频局放信号源来自于322线开关柜本身。
在横向定位中，特高频局放信号波形图分析，两信号上升沿时间一致，根据传感器位置可知信号源在两个传感器位置的中心线上，特高频局放信号源来自于2#主变302、322线中线部位。
在高度定位中，由特高频局放波形图分析，综合判断局放源位置位于322线前上部区域。
局部放电检测该110kV变电站35kV开关柜区322线存在悬浮电位信号，定位分析悬浮信号来源于322线前上部。由于异常干扰信号幅值较大，已造成无法进行有效特高频局放检测，需对322线，处理后再次进行特高频局放检测。
2.2 某330kV变电站110kV GIS 红外热成像带电检测
2015年6月22日，对某330kV变电站110kV GIS进行红外成像检测时，发现A、B、C相出线套管气室存在发热缺陷，异常部位表面温度高于同环境条件下正常出线套管同部位表面温度，温差约3K；对异常部位进行超声波局部放电检测，检测结果判断该部位超声局放异常。初步诊断分析，判断114线出线套管气室内部导电杆连接部位接触不良，引起导流回路接触电阻增大，当负荷电流通过时，导致局部过热。7月28日，对114线间隔出线套管气室进行解体检修，外观检查套管导电杆及梅花触指无烧伤、发热痕迹，梅花触指无变形且弹性良好，114-0接地刀闸至出线套管回路电阻测试三相横比显示，C相回路电阻高于A、B相，对三相出线部位重装后，回路电阻测试正常，红外成像检测正常。
3.故障原因分析
目前，针对存在缺陷的GIS设备进行分析，设备故障其一是由于产品本身质量良莠不一，主要零部件质量不良，制造工艺参差不齐。其二是由于现场安装调试不当所造成的故障。将以上故障成因进行分类，造成GIS设备故障的主要原因包括异物故障、本体破损、接触不良、盆式绝缘子故障、操作机构异常等。其中本体破损占比最高，可达30%。主要是GIS本体存在沙眼、裂缝导致的SF6气体泄漏，沙眼部位主要集中在罐体焊缝、防爆孔法兰密封面、罐体表面表面防爆装置处、断路器隔离开关连接处、管母出线套管处、外壳安装传感器处等。其次为异物放电和接触不良导致的GIS故障，各占17%。导致GIS颗粒放电的常见异物有金属碎屑、釉片、毛刷毛织物、罐体内壁脱落的防护涂层等杂质及颗粒。GIS设备中常见接触不良包括导电杆连接部位接触不良、各处螺栓松动等。
4.措施建议
GIS设备产品质量问题是导致设备发生故障的直接原因，因此，产品质量的把关是保证设备安全可靠运行的前提。为提升GIS设备全过程精益化管理水平为中心，加强GIS设备制造与现场安装环节，深入开展核心部件工艺稳定性研究，如盆式绝缘子内部压力均衡问题、部件密封圈裂痕等金属部件与环氧树脂连接部位工艺水平等。
保证运输、安装过程中断路器、隔离开关动静触头，绝缘拉杆等部位的特殊保护，避免颠簸、磕碰。避免安装时螺栓未拧紧；管道腔体内部存在金属碎屑等异物，未彻底清扫；壳体内部涂层覆盖率未达标等情况。
严格把关交接试验、现场见证、出厂试验见证等，试验过程中试验项目是否符合技术协议要求、仪器仪表检定、精度、容量、环境是否满足规程要求等。规范GIS设备运行检查与检修工作，重视带电检测及在线检测技术应用。
参考文献：
[1] 王立晶，倪宏坤，方科.GIS运行状态管控现状及提升策略[J]. 国网技术学院学报，2017，24（12）：19-23.
[2] 孙振，王艳华.声电联合检测技术在开关柜局部放电中的应用[J]. 电工技术，2017，12（01）：134-136.
[3] 马飞越，刘威峰. 超声波局部放电检测在GIS自由颗粒缺陷检测中的应用[J]. 宁夏电力，2016，12（07）：44-48.
[4] 陈孝信 钱勇. 基于时域参数的局部放电特高频传感器性能表征方法[J]. 中国电机工程学报，2017.24（22）：5641-5647
作者简介：
魏莹 女，1990年生，硕士，工程师，电气设备带电检测专责，研究方向：过电压与绝缘技术，电能质量控制。
论文作者:魏莹
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2019/1/2
标签：设备论文; 故障论文; 信号论文; 部位论文; 局部论文; 开关柜论文; 信号源论文; 《河南电力》2018年14期论文;