GIS設備常見故障原因分析及解決方法

GIS

設備常見故障原因分析及解決方法

摘要：隨著電網的不斷發展，變電所的數量日益增加，然而與之相反的是可供

建設變電站的土地數量卻在日益減少。因此，一種占地面積和空間小，綜合性技

術經濟指標高的電氣設備越來越多地出現在各座新變電站之中，這就是

――GIS

設

備。然而，隨著大量

GIS

設備投入商業運營，越來越多的關于

GIS

設備的故障、

缺陷也逐漸暴露出來，筆者就針對自己經歷過的幾組

GIS

設備的故障處理及消缺，

簡單地分析了

GIS

設備具有代表性的故障及處理辦法。

關鍵詞：

GIS

設備；六氟化硫；

GIS

缺陷

一、

GIS

設備綜述及在目前電網中的使用情況

        GIS

全稱

GasInsulatedSubstation

，是氣體絕緣全封閉組合電氣的英文簡稱。

GIS

設備由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件和出

線終端等部件組成。自

20

世紀

60

年代實現實用化以來，

GIS

已廣泛運行于世界

各地。與常規敞開式變電站相比，

GIS

的優點在于結構緊湊、占地面積小、可靠

性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環境適應能力強，且

GIS

設備維護工作

量小，其主要部件的維修間隔不小于

20

年。

二、

GIS

設備的特點

        GIS

設備在結構性能上有下列特點：（

1

）、占地面積和空間小，而且隨電壓

增高而相對大幅度縮小。（

2

）、由于電器部分封閉于金屬內，不受環境變化的

影響，同時六氟化硫斷路器兩次維修間的開斷次數多，使設備維修期延長。

（

3

）、創造了良好的工作環境，不燃燒，不爆炸；操作聲小；無污染和高電場

干擾等。（

4

）安裝工作量小，安裝速度快，安裝費用低。（

5

）、綜合性技術經

濟指標高，由于占地面積小，又加強了可靠性，故全封閉電站造價經濟合理，在

電壓高時尤為突出。

        1

、清潔度

大量的安裝實踐證明，保證清潔度是

GIS

總裝和現場安裝中的首要的任務。

GIS

設備發展至今，現場安裝工藝、步驟已經越來越少，多數調試、試驗內容已

在制造廠內完成，現場只需完成拼接即可。但即便如此，國內

GIS

安裝現場的場

地情況通常較差，多數變電站、尤其是水電站，大多處于偏遠山區，工程自然環

境較差，刮風較多。為了防止起灰塵，安裝前第一次清潔時應在場地灑水并用水

揩凈，在空氣靜置

48

小時后才開始安裝。作為電極的鋁管在加工過程中難免會

存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實驗中放電的來源，因此要特別注意

保證鋁導體的清潔。從這點來說，制造廠方已于工廠內對電極做了處理，現場安

裝過程中，需要我們在用酒精、高級無紡擦拭布清潔完畢后，立刻套上塑料袋，

在對接前一刻再揭開對接，做到嚴格防塵。某些國產

GIS

產品由于管理不嚴

.

出廠

時

GIS

內還殘留有雜物，甚至還有內部螺栓未擰緊導致脫落的現象，加之許多安

裝現場管理不嚴，灰塵漫天，更增加了確保清潔度的難度，所以必須嚴格要求，

精心施工。

        2

、密封度

密封性是

GIS

絕緣的關鍵，六氟化硫氣體泄露會造成

GIS

致命的故障，密封

性差導致的頻繁漏氣低氣壓告警也是絕大多數

GIS

設備投產后的主要缺陷。密封

效果主要取決于罐體焊接質量，其次是密封圈的制造、安裝調整情況。除卻各

GIS

廠商的制造工藝水平，作為現場施工方，安裝調整工藝是我們最需要進行質

量控制的一個環節，因此密封性檢查應貫穿于整個安裝、調試的始終。進一步到

GIS

設備常見故障原因分析及解決方法

摘要：隨著電網的不斷發展，變電所的數量日益增加，然而與之相反的是可供

建設變電站的土地數量卻在日益減少。因此，一種占地面積和空間小，綜合性技

術經濟指標高的電氣設備越來越多地出現在各座新變電站之中，這就是

――GIS

設

備。然而，隨著大量

GIS

設備投入商業運營，越來越多的關于

GIS

設備的故障、

缺陷也逐漸暴露出來，筆者就針對自己經歷過的幾組

GIS

設備的故障處理及消缺，

簡單地分析了

GIS

設備具有代表性的故障及處理辦法。

關鍵詞：

GIS

設備；六氟化硫；

GIS

缺陷

一、

GIS

設備綜述及在目前電網中的使用情況

        GIS

全稱

GasInsulatedSubstation

，是氣體絕緣全封閉組合電氣的英文簡稱。

GIS

設備由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件和出

線終端等部件組成。自

20

世紀

60

年代實現實用化以來，

GIS

已廣泛運行于世界

各地。與常規敞開式變電站相比，

GIS

的優點在于結構緊湊、占地面積小、可靠

性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環境適應能力強，且

GIS

設備維護工作

量小，其主要部件的維修間隔不小于

20

年。

二、

GIS

設備的特點

        GIS

設備在結構性能上有下列特點：（

1

）、占地面積和空間小，而且隨電壓

增高而相對大幅度縮小。（

2

）、由于電器部分封閉于金屬內，不受環境變化的

影響，同時六氟化硫斷路器兩次維修間的開斷次數多，使設備維修期延長。

（

3

）、創造了良好的工作環境，不燃燒，不爆炸；操作聲小；無污染和高電場

干擾等。（

4

）安裝工作量小，安裝速度快，安裝費用低。（

5

）、綜合性技術經

濟指標高，由于占地面積小，又加強了可靠性，故全封閉電站造價經濟合理，在

電壓高時尤為突出。

        1

、清潔度

大量的安裝實踐證明，保證清潔度是

GIS

總裝和現場安裝中的首要的任務。

GIS

設備發展至今，現場安裝工藝、步驟已經越來越少，多數調試、試驗內容已

在制造廠內完成，現場只需完成拼接即可。但即便如此，國內

GIS

安裝現場的場

地情況通常較差，多數變電站、尤其是水電站，大多處于偏遠山區，工程自然環

境較差，刮風較多。為了防止起灰塵，安裝前第一次清潔時應在場地灑水并用水

揩凈，在空氣靜置

48

小時后才開始安裝。作為電極的鋁管在加工過程中難免會

存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實驗中放電的來源，因此要特別注意

保證鋁導體的清潔。從這點來說，制造廠方已于工廠內對電極做了處理，現場安

裝過程中，需要我們在用酒精、高級無紡擦拭布清潔完畢后，立刻套上塑料袋，

在對接前一刻再揭開對接，做到嚴格防塵。某些國產

GIS

產品由于管理不嚴

.

出廠

時

GIS

內還殘留有雜物，甚至還有內部螺栓未擰緊導致脫落的現象，加之許多安

裝現場管理不嚴，灰塵漫天，更增加了確保清潔度的難度，所以必須嚴格要求，

精心施工。

        2

、密封度

密封性是

GIS

絕緣的關鍵，六氟化硫氣體泄露會造成

GIS

致命的故障，密封

性差導致的頻繁漏氣低氣壓告警也是絕大多數

GIS

設備投產后的主要缺陷。密封

效果主要取決于罐體焊接質量，其次是密封圈的制造、安裝調整情況。除卻各

GIS

廠商的制造工藝水平，作為現場施工方，安裝調整工藝是我們最需要進行質

量控制的一個環節，因此密封性檢查應貫穿于整個安裝、調試的始終。進一步到

GIS設備常見故障原因分析及解決方法 

  摘要：隨著電網的不斷發展，變電所的數量日益增加，然而與之相反的是可供建設變電站的土地數量卻在日益減少。因此，一種占地面積和空間小，綜合性技術經濟指標高的電氣設備越來越多地出現在各座新變電站之中，這就是――GIS設備。然而，隨著大量GIS設備投入商業運營，越來越多的關于GIS設備的故障、缺陷也逐漸暴露出來，筆者就針對自己經歷過的幾組GIS設備的故障處理及消缺，簡單地分析了GIS設備具有代表性的故障及處理辦法。         關鍵詞：GIS設備；六氟化硫；GIS缺陷 

        一、GIS設備綜述及在目前電網中的使用情況 

        GIS全稱GasInsulatedSubstation，是氣體絕緣全封閉組合電氣的英文簡稱。GIS設備由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等部件組成。自20世紀60年代實現實用化以來，GIS已廣泛運行于世界各地。與常規敞開式變電站相比，GIS的優點在于結構緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環境適應能力強，且GIS設備維護工作量小，其主要部件的維修間隔不小于20年。         二、GIS設備的特點 

        GIS設備在結構性能上有下列特點：（1）、占地面積和空間小，而且隨電壓增高而相對大幅度縮小。（2）、由于電器部分封閉于金屬內，不受環境變化的影響，同時六氟化硫斷路器兩次維修間的開斷次數多，使設備維修期延長。（3）、創造了良好的工作環境，不燃燒，不爆炸；操作聲小；無污染和高電場干擾等。（4）安裝工作量小，安裝速度快，安裝費用低。（5）、綜合性技術經濟指標高，由于占地面積小，又加強了可靠性，故全封閉電站造價經濟合理，在電壓高時尤為突出。         1、清潔度 

        大量的安裝實踐證明，保證清潔度是GIS總裝和現場安裝中的首要的任務。GIS設備發展至今，現場安裝工藝、步驟已經越來越少，多數調試、試驗內容已在制造廠內完成，現場只需完成拼接即可。但即便如此，國內GIS安裝現場的場地情況通常較差，多數變電站、尤其是水電站，大多處于偏遠山區，工程自然環境較差，刮風較多。為了防止起灰塵，安裝前第一次清潔時應在場地灑水并用水揩凈，在空氣靜置48小時后才開始安裝。作為電極的鋁管在加工過程中難免會存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實驗中放電的來源，因此要特別注意保證鋁導體的清潔。從這點來說，制造廠方已于工廠內對電極做了處理，現場安裝過程中，需要我們在用酒精、高級無紡擦拭布清潔完畢后，立刻套上塑料袋，在對接前一刻再揭開對接，做到嚴格防塵。某些國產GIS產品由于管理不嚴.出廠時GIS內還殘留有雜物，甚至還有內部螺栓未擰緊導致脫落的現象，加之許多安裝現場管理不嚴，灰塵漫天，更增加了確保清潔度的難度，所以必須嚴格要求，精心施工。         2、密封度 

        密封性是GIS絕緣的關鍵，六氟化硫氣體泄露會造成GIS致命的故障，密封性差導致的頻繁漏氣低氣壓告警也是絕大多數GIS設備投產后的主要缺陷。密封效果主要取決于罐體焊接質量，其次是密封圈的制造、安裝調整情況。除卻各GIS廠商的制造工藝水平，作為現場施工方，安裝調整工藝是我們最需要進行質量控制的一個環節，因此密封性檢查應貫穿于整個安裝、調試的始終。進一步到

細節工藝，相關負責人需要交代具體工人在對接時的各項注意事項，重要的有：對結過程的平穩、接觸面的清潔、密封圈的合理放置、對接螺栓的緊固次序等。安裝完成后，分別在抽真空和沖完氣后進一步檢查設備的密封度。特別是沖完氣后，需要進一步對各對接面進行包扎檢漏，同時跟蹤各氣室的六氟化硫壓力變化，并結合溫度因素來分析。         3、真空度 

        除上述兩個關鍵因素外，真空度的要求是總裝和安裝過程中的第三個控制因素，是控制六氟化硫含水量的重要保證措施，它不僅能減少六氟化硫氣體本身的水分，也可減少罐內其它物體（絕緣體、密封體）內所含的水分，一般要求在充入六氟化硫氣體之前真空度要達到133Pa，再繼續抽真空30min。 

        GIS設備中的水分是對GIS設備性能影響最大的因素，主要表現在對產品絕緣性能、斷路器開斷性能的影響和對零部件的腐蝕作用三個方面。而水分進入GIS的主要途徑和相應的應對措施，可由下表來簡單說明： 

        為更好的控制GIS中的水分，本次擴建工程的充氣過程采取了預充壓力至0.2mPa，靜置24h后測量GIS內微水值，合格后繼續充至0.6mPa再靜置24h再測量微水的方法，進一步控制安裝的質量，保證各項指標符合要求。

GIS設備運行中的常見問題及解決方案         （一）六氟化硫氣體泄露 

        六氟化硫氣體泄露是GIS設備出現最頻繁的一個缺陷，制造、安裝工藝優良的產品可以做到歷經數年壓力也不會下降到報警值，而工藝不佳的產品在投產卻需要經歷一個月補一次氣的缺陷。如我局在北侖地區的某座新擴建的220千伏變電站，該站Ⅱ期設備在投運后的半年時間里頻繁出現六氟化硫低壓告警缺陷，并逐漸發展至每周須補氣一次的嚴重情況，經現場檢漏，共發現7處漏點，除一處為六氟化硫密度繼電器底座出現裂紋以外，其他均為套管制造工藝不良在鑄造過程中留有沙眼。之所以在前期出廠試驗及安裝調試中沒有發現，經分析可能是沙眼在長時間的高壓氣體的沖擊下最終形成通路，導致漏氣。??最終，廠家提出在停電后將漏氣套管中的六氟化硫氣體回收后對套管沙眼部位進行補焊，隨后再抽真空注氣進行再檢漏，在確定無新的泄露點后回收氣體重新抽真空到標準真空度后，重新灌氣，待微水試驗合格后重新投入運行。 

        導致GIS設備的六氟化硫泄露缺陷一般有兩個可能：一是套管拼接處密封圈未放好或者密封圈老化，加之緊固螺絲未達規定力矩，導致密封不嚴而引起的泄露，這一般是由于安裝工藝不良而引起的；二是與上文中提到的沙眼有關，這普遍由廠家的設備建造工藝不良引起。遇到此類氣體泄露缺陷除了緊固螺絲外，其他無論是沙眼修補還是更換密封圈都必須在停電的條件下將套管內氣體回盡再進行相應的處理，工作量很大。因此在設備出廠驗收及安裝過程中我們一定要牢把質量關，一絲不茍地進行。         （二）分合閘線圈燒毀 

        和絕大多數的敞開式斷路器一樣，目前GIS設備大多采用彈簧機構作為操作機構，因此在斷路器分合閘時，也會出現線圈燒毀的情況。線圈燒毀是由于開關未動作而線圈長時間通電造成的。而造成開關未動作的原因多且復雜，此時因注意及時斷開合閘電源再進行回路、設備的排查工作，否則容易引起線圈長時間通電造成的線圈燒毀。 

        處理此類故障的方法不像看上去更換一個線圈這樣簡單，逐級查找故障原因是對檢修人員一次、二次知識掌握的扎實與否的一大挑戰。

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（三）其他問題 

        目前的GIS普遍有戶內和戶外兩種安裝形式，相較于戶內式，戶外式設備存在的問題相對更多。如戶外機構箱，匯控柜內進水、起霧等，長時間的浸水會使得二次線路絕緣老化，各輔助接點失靈等等，這些缺陷會嚴重威脅到設備的正常使用及電網*。         四、總結 

        GIS設備由于它的特殊性，在其出廠之時只能算是半成品，現場的安裝與調試占據了GIS設備質量的很大一部分因素。在施工時我們要嚴把質量關，制定嚴格的質量控制體系，設定了專門的安裝技術員、工器具管理員、大型設備技術員、資料保管員等專員，并嚴格在清潔度、密封度、真空度三方面控制施工工藝，每完成一步便進行相應的技術測試，確保施工的每一步都符合要求。 

        GIS的安裝除了相應的理論知識外，一定的安裝、調試實際經驗也是必須的。本文基于GIS設備的特點，探討了常見的GIS運行中遇到的問題與解決方法，與大家分享。