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摘要：本文简单介绍了GIS设备的组成结构以及优点，探寻变电站中的GIS设备常见故障，并从GIS设备的设计、制造、安装和运行四个方面探寻GIS设备的故障原因，最后分析GIS设备的故障处理方法。
关键词：220KV；GIS设备；故障；原因；处理方法
随着电力技术的飞速发展，GIS设备在变电站的运用越来越广泛。但是在运行的过程中，由于设计、制造工艺、安装调试等方面存在隐患等原因，GIS设备故障时有发生。如2014年4月，广东某变电站在220kV倒母线操作过程中，因GIS刀闸合闸不到位，造成GIS设备内部放电，该站220kV母线差动保护动作跳闸，多个变电站失压的重大事件，给社会的稳定发展带来了重大的影响。因此如何探索GIS设备的常见故障及应对措施，这已经成为日益重要的课题。
1 GIS设备的组成结构和优点
1.1 组成结构
在变电站中，GIS设备就是指六氟化硫封闭式组合电器，在国际上被称为“气体绝缘开关设备”，是220KV变电站中运用较多的一种高压配电装置，它将一座变电站中除变压器外的一次设备包括断路器、隔离开关、接地开挂、避雷器、母线、电缆终端等组合成一个整体。如图1所示为典型的GIS设备外形图。在GIS设备内部，充满了具有优良灭弧和绝缘性能的SF6气体。断路器动作时会产生电弧，而SF6气体会迅速将电弧灭掉，但是会挥发出对人体有害的气体，这个时候就必须在断路器中安装吸附剂，吸附有害气体。
1.2 优点
相较于传统的高压配电装置，GIS最大的优点就是占地面积少，运输、安装、维护都非常方便。就拿220KV变电站中的GIS设备来说，其占地面积仅为传统高压配电装置的1/3。而且，随着电压等级的提高，GIS设备占地面积逐渐缩小。另外一个显著优点是GIS设备是一种封闭式设备，其运行受外界环境影响小，具有抗震性能高等优良性能。
2 操作机构故障及其处理
GIS设备的操作机构包括断流器、电动弹簧和电动操作机构，其很容易发生电动合闸不灵或是跳闸后分闸不到位故障，进而导致大面积停电事故。如某500kV变电站在投产启动的过程中，220kV#10间隔在充电时发生异响，遂即使用超声波局放仪对3QS刀闸气室测量发现A相有明显局放信号，B、C相均无局放信号。随后经气体分析检测所有带电气室SF6气体成分，发现3QS刀闸气室A相有微量SO2存在，而其他气室正常。为查找故障原因，该公司对故障模块进行了解体检查，拆开直线隔离下部吸附剂罩，开盖后闻到内部有明显异味，拆除靠直线隔离静触头侧的2QE机构传动箱，对直线隔离动静触头观察。随后手动操作拐臂定位孔对准合闸位置时，测量插入深度，卷尺起始位置为10.0cm終点位置为6.3cm（相减测得插入深度为37mm），拆下静触头侧盆式绝缘子，发现静触头内部有灼黑的痕迹且该痕迹多位于静触头触指的上半圈。根据解体情况进行分析，造成#10间隔3QS刀闸A相在充电过程中发生异响的根本原因为3QS合闸没有到位，导致静触头的上部的梅花触指与动触头导体接触不良发生放电。经现场分析是由于在安装过程中，调试人员在进行隔离刀闸手工分合调试后，恢复机构连杆时未将合闸作为起始位置，造成在倒闸操作的过程中#10间隔3QS直线隔离开关A相虚接放电，从而导致故障的产生。在操作故障的处理上，首先是寻找故障发生点，然后分析原因，找出原因后采取相应的措施解决，尽量缩短停电时间，保证GIS设备的正常运行。
3 气体泄漏事故及其处理
GIS设备内部的SF6气体在局部放电、电弧等的影响下会分解出高毒性的SO2、HF、SF6，这些物质会给人体的眼睛、皮肤等受到巨大刺激，严重会导致窒息、死亡。所以说，必须做好设备的气体防泄漏工作，确保GIS设备的正常运转。若GIS设备在设计时存在设计方案不合理、部分元件设计尺寸和结构不合理等，进而在设备的投产运行中就极有可能发生故障。
为保证更好处理GIS设备的气体泄漏事故，对于户内的GIS设备，应在设备的通风口进行气体排泄，在设备的底座设置氧气量测量仪和气体泄漏报警装置，一旦发生气体泄漏事故，工作人员收到警报后，在进行20min的排风后穿好防护用品进入到GIS室找出气体泄漏故障点和原因。当氧气量测量仪显示氧气量低于18%时，工作人员不得在设备的防爆膜附近停留，应立即离开，避免造成严重的人身伤亡。
4 绝缘故障及其处理
当GIS设备出现气体泄漏事故时，外部的水气会向室内渗透，造成内部气体含量过高，最终导致绝缘件和绝缘子的闪络故障。在运输过程中出现严重碰撞现象、内部产生粉尘、绝缘件质量不高等原因也可能导致局部放电故障，这一故障会导致内部电场发生改变，进而引发绝缘故障的发生。绝缘故障是最容易发生且影响较大的一种常见故障，而GIS设备内部的绝缘子使用场强参数应控制在6KV/mm以内，否则就会产生绝缘击穿故障。因此必须结合生产实践和理论知识，努力优化设计方案，严格遵照工艺流程制造GIS设备，采用符合设计要求质量的材料，从源头掐灭GIS故障。
当GIS设备内部的水分含量超过规定值时，如果任其发展，那么就可能导致绝缘故障的发生。对此，若是SF6气体的含水量过高，应立即采用气体处理车来进行干燥和过滤处理；若是吸附剂的含水量过高，应采用抽真空氮气置换工艺来更换新的吸附剂，淘汰掉含水量过高的吸附剂。
5 内部放电故障及其处理
GIS设备出现内部放电故障的原因很多，尤其是制造阶段的原材料质量以及安装阶段的清洁工作质量是造成内部放电故障的主要原因。安装过程中一旦出现零件漏装、装错或是配合不到位现象，那么就可能在运行之初就发生较大的故障乃至变电站事故。所以，在安装过程中，必须保证车间的清洁，避免发生金属微粒、粉尘和杂物遗留在GIS设备内部的情况，给设备运行埋下故障隐患。应在设备进场时进行详细的质量检查和试验，确保GIS设备的质量符合要求；严格对照安装流程和施工图纸，仔细校验每一个小工序的安装，确保安装的正确性。派遣专门人员做好零部件的清理和清洁工作，严禁GIS设备内部出现粉尘、金属微粒等。在运行阶段，加强日常维护管理，做好GIS室的清洁工作，为GIS设备创造良好的运行环境。 6 盆型绝缘子故障及其处理
GIS设备的内部元件主要有：断路器、互感器、母线、接地/隔离开关等，这些内部元件发生损坏故障可能性最高的是盆型绝缘子和隔离开关，几乎占全部内部元件损坏故障的一半左右，必须重视这两个内部元件的维护管理。盆型绝缘子故障的发生率与其耐压时间长短有显著相关性，因此，厂家在出厂前必须对盆型绝缘子进行长时间的额定电压下的局部放电试验。另外，安装时应确保盆型绝缘子的垂直，避免金属微粒和粉末在绝缘子底部聚集。
7 电压互感器回路断线故障及其处理
互感器故障一般包括电压和电流两种，其中电压互感器故障主要有二次接线松动、熔断器熔断和辅助接点接触不良；电流互感器顾展会主要是去磁作用消失和绝缘烧坏。对于电压互感器回路断线故障的处理来说，首先推出自动装置或继电保护，避免产生误动作，如果发生熔断器熔断，应立即更换，找寻熔断的原因。其次，检查切换回路是否存在接触不良、接头松动等现象，并进行相关处理。
8 加强日常维护监测管理
在GIS设备的运行中，雷电过电压可能给设备带来前文所阐述的种种故障，出现接地开关损坏、外壳闪络现象等，必须做好设备的日常维护管理工作，提高设备的抗雷电水平，使其在雷雨天气依然能保持正常运行。
在设备运行的第一年，做好設备的日常维护、检测和维修管理工作，加强日常巡视工作，派遣专业人员仔细认真的巡查关键元器件的运行状况，观测闭锁装置、触头接触、信号灯、指示灯、压力表等是都正常，检测设备是否存在漏油、漏气、发热、锈蚀等问题。为GIS设备安装在线监测装置，实现实时的动态检测，早日检测出设备的局部放线等故障，并及时采取合适措施将故障掐灭在萌芽状态。为设备制定详细的检修计划，在3-5年的小修周期内，做好压力表温度计的校验、液压油的更换、不良固件的更换、气体干燥等；在8-10年的大修周期内，做好磨损件、导电触头、绝缘件、密封元件等的更换，做好气体分解物、粉末、微粒等的清除工作。
总而言之，GIS设备的故障防控应做好设计、制造、安装、运行各环节工作，构建设备运行监控体系，全面掌握设备的运行状况，及时发现故障并处理，保证设备的正常运行。
结束语
随着GIS设备在变电站中运用的日益广泛，相关工作人员必须做好GIS设备的安装、运行维护工作，做好设备的检修、故障处理，减少故障发生率，减少变电站事故，保证变电站的稳定运行，确保居民及企业用电的安全和稳定，为社会的稳定发展保驾护航。
参考文献：
[1]周正，郑建新，李贵珍，等.220kV GIS局部放电在线监测系统方案[J].冶金动力，2011（1）：7-10.
[2]沈志伟.220kV变电站内GIS设备常见故障分析及处理[J].中国电业（技术版），2012（10）：24-26.
[3]冯雄望.浅析电气设备状态监测及故障诊断系统的特点及原理[J].中国信息化，2013（10）：368-369.
关键词：220KV；GIS设备；故障；原因；处理方法
随着电力技术的飞速发展，GIS设备在变电站的运用越来越广泛。但是在运行的过程中，由于设计、制造工艺、安装调试等方面存在隐患等原因，GIS设备故障时有发生。如2014年4月，广东某变电站在220kV倒母线操作过程中，因GIS刀闸合闸不到位，造成GIS设备内部放电，该站220kV母线差动保护动作跳闸，多个变电站失压的重大事件，给社会的稳定发展带来了重大的影响。因此如何探索GIS设备的常见故障及应对措施，这已经成为日益重要的课题。
1 GIS设备的组成结构和优点
1.1 组成结构
在变电站中，GIS设备就是指六氟化硫封闭式组合电器，在国际上被称为“气体绝缘开关设备”，是220KV变电站中运用较多的一种高压配电装置，它将一座变电站中除变压器外的一次设备包括断路器、隔离开关、接地开挂、避雷器、母线、电缆终端等组合成一个整体。如图1所示为典型的GIS设备外形图。在GIS设备内部，充满了具有优良灭弧和绝缘性能的SF6气体。断路器动作时会产生电弧，而SF6气体会迅速将电弧灭掉，但是会挥发出对人体有害的气体，这个时候就必须在断路器中安装吸附剂，吸附有害气体。
1.2 优点
相较于传统的高压配电装置，GIS最大的优点就是占地面积少，运输、安装、维护都非常方便。就拿220KV变电站中的GIS设备来说，其占地面积仅为传统高压配电装置的1/3。而且，随着电压等级的提高，GIS设备占地面积逐渐缩小。另外一个显著优点是GIS设备是一种封闭式设备，其运行受外界环境影响小，具有抗震性能高等优良性能。
2 操作机构故障及其处理
GIS设备的操作机构包括断流器、电动弹簧和电动操作机构，其很容易发生电动合闸不灵或是跳闸后分闸不到位故障，进而导致大面积停电事故。如某500kV变电站在投产启动的过程中，220kV#10间隔在充电时发生异响，遂即使用超声波局放仪对3QS刀闸气室测量发现A相有明显局放信号，B、C相均无局放信号。随后经气体分析检测所有带电气室SF6气体成分，发现3QS刀闸气室A相有微量SO2存在，而其他气室正常。为查找故障原因，该公司对故障模块进行了解体检查，拆开直线隔离下部吸附剂罩，开盖后闻到内部有明显异味，拆除靠直线隔离静触头侧的2QE机构传动箱，对直线隔离动静触头观察。随后手动操作拐臂定位孔对准合闸位置时，测量插入深度，卷尺起始位置为10.0cm終点位置为6.3cm（相减测得插入深度为37mm），拆下静触头侧盆式绝缘子，发现静触头内部有灼黑的痕迹且该痕迹多位于静触头触指的上半圈。根据解体情况进行分析，造成#10间隔3QS刀闸A相在充电过程中发生异响的根本原因为3QS合闸没有到位，导致静触头的上部的梅花触指与动触头导体接触不良发生放电。经现场分析是由于在安装过程中，调试人员在进行隔离刀闸手工分合调试后，恢复机构连杆时未将合闸作为起始位置，造成在倒闸操作的过程中#10间隔3QS直线隔离开关A相虚接放电，从而导致故障的产生。在操作故障的处理上，首先是寻找故障发生点，然后分析原因，找出原因后采取相应的措施解决，尽量缩短停电时间，保证GIS设备的正常运行。
3 气体泄漏事故及其处理
GIS设备内部的SF6气体在局部放电、电弧等的影响下会分解出高毒性的SO2、HF、SF6，这些物质会给人体的眼睛、皮肤等受到巨大刺激，严重会导致窒息、死亡。所以说，必须做好设备的气体防泄漏工作，确保GIS设备的正常运转。若GIS设备在设计时存在设计方案不合理、部分元件设计尺寸和结构不合理等，进而在设备的投产运行中就极有可能发生故障。
为保证更好处理GIS设备的气体泄漏事故，对于户内的GIS设备，应在设备的通风口进行气体排泄，在设备的底座设置氧气量测量仪和气体泄漏报警装置，一旦发生气体泄漏事故，工作人员收到警报后，在进行20min的排风后穿好防护用品进入到GIS室找出气体泄漏故障点和原因。当氧气量测量仪显示氧气量低于18%时，工作人员不得在设备的防爆膜附近停留，应立即离开，避免造成严重的人身伤亡。
4 绝缘故障及其处理
当GIS设备出现气体泄漏事故时，外部的水气会向室内渗透，造成内部气体含量过高，最终导致绝缘件和绝缘子的闪络故障。在运输过程中出现严重碰撞现象、内部产生粉尘、绝缘件质量不高等原因也可能导致局部放电故障，这一故障会导致内部电场发生改变，进而引发绝缘故障的发生。绝缘故障是最容易发生且影响较大的一种常见故障，而GIS设备内部的绝缘子使用场强参数应控制在6KV/mm以内，否则就会产生绝缘击穿故障。因此必须结合生产实践和理论知识，努力优化设计方案，严格遵照工艺流程制造GIS设备，采用符合设计要求质量的材料，从源头掐灭GIS故障。
当GIS设备内部的水分含量超过规定值时，如果任其发展，那么就可能导致绝缘故障的发生。对此，若是SF6气体的含水量过高，应立即采用气体处理车来进行干燥和过滤处理；若是吸附剂的含水量过高，应采用抽真空氮气置换工艺来更换新的吸附剂，淘汰掉含水量过高的吸附剂。
5 内部放电故障及其处理
GIS设备出现内部放电故障的原因很多，尤其是制造阶段的原材料质量以及安装阶段的清洁工作质量是造成内部放电故障的主要原因。安装过程中一旦出现零件漏装、装错或是配合不到位现象，那么就可能在运行之初就发生较大的故障乃至变电站事故。所以，在安装过程中，必须保证车间的清洁，避免发生金属微粒、粉尘和杂物遗留在GIS设备内部的情况，给设备运行埋下故障隐患。应在设备进场时进行详细的质量检查和试验，确保GIS设备的质量符合要求；严格对照安装流程和施工图纸，仔细校验每一个小工序的安装，确保安装的正确性。派遣专门人员做好零部件的清理和清洁工作，严禁GIS设备内部出现粉尘、金属微粒等。在运行阶段，加强日常维护管理，做好GIS室的清洁工作，为GIS设备创造良好的运行环境。 6 盆型绝缘子故障及其处理
GIS设备的内部元件主要有：断路器、互感器、母线、接地/隔离开关等，这些内部元件发生损坏故障可能性最高的是盆型绝缘子和隔离开关，几乎占全部内部元件损坏故障的一半左右，必须重视这两个内部元件的维护管理。盆型绝缘子故障的发生率与其耐压时间长短有显著相关性，因此，厂家在出厂前必须对盆型绝缘子进行长时间的额定电压下的局部放电试验。另外，安装时应确保盆型绝缘子的垂直，避免金属微粒和粉末在绝缘子底部聚集。
7 电压互感器回路断线故障及其处理
互感器故障一般包括电压和电流两种，其中电压互感器故障主要有二次接线松动、熔断器熔断和辅助接点接触不良；电流互感器顾展会主要是去磁作用消失和绝缘烧坏。对于电压互感器回路断线故障的处理来说，首先推出自动装置或继电保护，避免产生误动作，如果发生熔断器熔断，应立即更换，找寻熔断的原因。其次，检查切换回路是否存在接触不良、接头松动等现象，并进行相关处理。
8 加强日常维护监测管理
在GIS设备的运行中，雷电过电压可能给设备带来前文所阐述的种种故障，出现接地开关损坏、外壳闪络现象等，必须做好设备的日常维护管理工作，提高设备的抗雷电水平，使其在雷雨天气依然能保持正常运行。
在设备运行的第一年，做好設备的日常维护、检测和维修管理工作，加强日常巡视工作，派遣专业人员仔细认真的巡查关键元器件的运行状况，观测闭锁装置、触头接触、信号灯、指示灯、压力表等是都正常，检测设备是否存在漏油、漏气、发热、锈蚀等问题。为GIS设备安装在线监测装置，实现实时的动态检测，早日检测出设备的局部放线等故障，并及时采取合适措施将故障掐灭在萌芽状态。为设备制定详细的检修计划，在3-5年的小修周期内，做好压力表温度计的校验、液压油的更换、不良固件的更换、气体干燥等；在8-10年的大修周期内，做好磨损件、导电触头、绝缘件、密封元件等的更换，做好气体分解物、粉末、微粒等的清除工作。
总而言之，GIS设备的故障防控应做好设计、制造、安装、运行各环节工作，构建设备运行监控体系，全面掌握设备的运行状况，及时发现故障并处理，保证设备的正常运行。
结束语
随着GIS设备在变电站中运用的日益广泛，相关工作人员必须做好GIS设备的安装、运行维护工作，做好设备的检修、故障处理，减少故障发生率，减少变电站事故，保证变电站的稳定运行，确保居民及企业用电的安全和稳定，为社会的稳定发展保驾护航。
参考文献：
[1]周正，郑建新，李贵珍，等.220kV GIS局部放电在线监测系统方案[J].冶金动力，2011（1）：7-10.
[2]沈志伟.220kV变电站内GIS设备常见故障分析及处理[J].中国电业（技术版），2012（10）：24-26.
[3]冯雄望.浅析电气设备状态监测及故障诊断系统的特点及原理[J].中国信息化，2013（10）：368-369.