变电站GIS设备局部放电问题的产生原因及其防控措施
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摘 要：随着电网的建设的不断发展，GIS设备在变电站中的应用日益广泛，其作用主要是对高压一次设备进行优化，使其组成一个整体，发挥最大功能。由于该设备占地空间较小，使用寿命长，具有良好的稳定性，使用起来非常可靠。但在长期运行中，内部很容易出现故障，尤其是局部放电问题，势必会对变电站造成很大影响。引起局部放电的原因是多样的，如材料质量不过关、设备安装不到位、粉尘异物进入等，针对此种情况，应对原因进行仔细分析，并采取有效措施加以解决。
中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0092-02
GIS设备即气体绝缘组合电器设备，在变电站中应用时，主要是将断路器、互感器、开关、母线等一次设备进行优化组合，形成一个整体。因其维护方便、有极高的可靠性，应用相当广泛，从实践分析中发现，该设备的运行周期类似一条浴盆曲线，在投入使用之前，会进行耐压试验，保证其处于安全状态，但长期的使用，会出现磨损、绝缘老化、异物偏移等现象，共同作用引起局部放电故障，急需解决。
1 变电站GIS设备出现局部放电问题的原因
全封闭组合电器产生于20世纪70年代，结构紧凑、可靠稳定且便于维护，在电力系统中得到广泛应用。随着科技的进步，人们对电力系统提出了新的要求，GIS设备虽应用广泛，但故障仍不可避免，如何控制故障发生率是目前要重点考虑的问题。但该设备是密封的，一旦出现事故，很难彻底查找原因，维修困难，费用较多。在生产或安装过程中，受诸多因素影响，GIS设备都有可能出现局放事故。原因包括以下几个方面：
①材料不符合规定，内部有导电微粒存留；②在安装时，由于没有按照规定的程序进行，导致安装位置错误，或出现密封不严的状况；③现场环境比较恶劣，有异物或粉尘等杂质进入设备；④连接电极表面处没有进行彻底的清理，表面有划伤痕迹，或电极安装错误；⑤在现场安装时，材料把关不严，清洁度与要求稍有差异，导致设备内有异物残留；⑥外购的绝缘件等配件质量参差不齐；⑦尖端部位有电晕放电的现象发生；⑧母线气室内有超过允许长度范围的自由金属体。
一般而言，在GIS设备出现故障之前，都会有局部放电的现象产生，如遇特殊情况，局部放电现象甚至可以持续数月之久。局部放电会损坏设备的绝缘，降低其绝缘性能，随着破坏规模的扩大，危害越来越严重，当达到一定程度时，极有可能击穿绝缘，导致设备短路，最终停止工作。
2 案例分析
在一个内桥式接线的某110 kV变电站，#1主变压器纵差保护动作，#1主变低压侧开关、110 kV线路开关同时跳闸，导致该变电站全站失压。
该故障发生在运行过程中，检修人员在第一时间对原因进行了查找分析，因该变电站的110 kV线路仍然带电，可初步判定故障范围在#1主变110 kV进线室与110 kV线路开关之间。C相线路的短路电流峰值约为3 kA。拉开#1主变110 kV主变闸刀，对进线室进行相关的绝缘电阻测试，得出A、B、C三相的阻值依次为600 MΩ、580 MΩ、2.5 MΩ，从检测结果中可看出，110 kVⅠ段母线和C相气室存在高阻接地故障。在110 kVⅠ段母线与110 kV线路开关之间，对SF6含量进行检测，CO2含量已超标，但其它位置没有这种情况，故可基本确定故障区域，接线室内有盆式绝缘子被烧焦。
由此可见，此次事故主要是绝缘子内部原因造成的，并非产品质量问题，因其内部存在有导电微粒及污染物，影响绝缘子内部的磁场分布，从而向外部放电，最终导致事故发生。
3 解决GIS设备局部放电的有效途径
3.1 提高产品的质量
鉴于GIS设备在变电站的重要意义，必须保证其产品的高质量，具体来说，可从以下几点做起：①重视技术，加大维护管理力度，制订相应的流程和规定，强化工作人员的安全意识，使其端正态度、尽职尽责，保证产品的合格率；②加强技术交流，集思广益，倾听多方建议，尤其是在处理重大事故时，尽量由多人共同商榷，要全方位考虑，制订出可行的策略，有机会可聘请业内的专家做现场指导，加深理解，掌握更多的方法；③对设备的大概占地面积应有一个比较准确地估算，安装时留有适当的裕度，为以后维修保养提供方便；④加大对设备的维护力度，及时对运行中的问题做检查；⑤检修时，气室应呈打开状，按规范回收气体，并用氮气冲洗，还应保证室内足够的通风，保护人身安全。
3.2 加强监督，严把质量关
GIS设备具有密封性，一旦出现故障，维修难度大，因此在选材、安装和调试等过程中都应加强监督，把好各个环节的质量关。如耐压击穿放电，为避免发生同样的事，务必要重视绝缘件的质量，在加工时尽量做特殊加工，同时，生产环境、清洁度等因素也要重视。设备出厂前应经过严格的质量检验，若不合格，应查明原因，并加以处理。变电站安装GIS设备时，应经过耐压交接试验。有关资料表明，在发生故障的GIS设备中，大约有2/3都没有通过耐压试验。GIS设备在运行后第一年的事故率较高，以后逐渐降低，为此，必须进行耐压试验，尤其是在使用的第一年，要加大巡查力度。因隔离开关故障最多，应将其作为重点关注设备，同时应监测气室压力的变化，保证其具有良好的密封性。
3.3 建立在线检测系统
当发生局部放电故障时，应及时进行检测，确定原因。局部放电检测方法通常有：①电测法。如光学检测法、声学检测法、化学检测法等；②非电测法。主要有常规电测法以及超高频法。其中，超高频法应用较广泛，因其有良好的抗干扰性，拥有定位局放源的功能。然而，耦合器距局放源的距离远近，影响信号的强弱，要保证测量值的精确，每隔20～30 m就要有一个超高频传感器。该方法是将传感器放于GIS内部，对局放电磁波的频谱进行检测。
4 结 语
随着电网建设的发展，电力系统需要借助各种技术不断更新，GIS设备凭借其诸多优势，在今后的电网建设中必将发挥更重要的作用。然而，其质量问题也引起了人们的关注，因其质量直接影响到电网的运行安全，对于其间发生的故障，尤其是局部放电问题，应找准原因，采取措施及时解决，以保证GIS设备地正常运行。
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