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摘要：文章总结变电站GIS设备的常见故障类型，针对不同类型故障提出了相应的故障诊断方法和分析其产生原因，此外，也提出了不同故障的检修方法，以供参考。
关键词：变电站GIS设备;故障诊断;检修方法
一、引言
GIS设备是变电站中重要的集成性电器，属于气体绝缘开关设备的一种，其内部封闭着SF6气体，且其中的电气设备主要包括断路器、开关设备以及互感器等。一旦在此设备经过长时间运行而出现故障，通常会表现出上述结构故障或者SF6气体泄漏，这就会对变电站的正常和安全运行造成影响，严重时会导致大面积停电等电网事故。虽然此类设备的故障概率较低，但是仍然需要提前研究好此类设备运行中的常见故障类型，采取相应的故障诊断和检修方法及时排除故障来保障变电站和整个电网系统的安全与稳定运行。
二、变电站GIS设备故障种类
总结变电站运行中GIS设备的常见故障类型，一是操作机构故障。此类故障主要表现出变电站运行中隔离开关无法正常分合和运行的问题，增加了封闭气室的观察难度，这就会造成放电短路以及大面积停电问题。二是局部放电故障。对于新投入运行的GIS设备，往往会由于设计制造以及运输安装等方面的原因，或者出现其运行中不适合当前运行环境的原因，也就是运行环境中存在较多的粉尘等干扰因素、GIS中导体的光洁度较差等原因而引发此故障。三是SF6气体泄漏故障。在此类设备经过长时间运行或者是人为操作不当、外力破坏等原因可能会造成密封胶圈的密封性下降，导致气体泄漏问题。四是GIS气室内部的水位超标的问题，这主要由于密封胶圈密封性降低而造成水汽进入气室内部，或者其运行环境湿度过高的原因。五是二次设备老化故障。这主要表现在隔离开关连锁继电器出现了破损问题而引发控制回路故障等。
三、变电站GIS设备的故障诊断
（一）断路器故障诊断
GIS设备内部的断路器出现故障主要表现在内部电能不足、控制回路无法正常运行等，这都会影响正常的分合闸操作。造成上述现象的原因，可能是由于电源连接异常，导致电源中断而产生分闸供电问题。或者是出现了分合闸控制回路出现短路断路等问题，影响正常的分合闸操作，或者是出现了断路器接触不良等问题。针对此类故障，在故障诊断时会发现设备气室中SF6气压降低的现象，在低于规定数值之后就会导致设备出现闭锁状态而无法及时完成分合作业，不利于断路器的正常运行。另外经过诊断还会发现靠近开关一侧的互感器的屏蔽罩会与设备的外侧保持连接，但是线路另一侧的隔绝SF6气体就会转变为绝缘状态而无法产生回路，这就会影响正常的分合闸动作。
（二）SF6气体泄漏故障诊断
GIS设备的气室中充满了SF6气体，此种气体是一种无色、无味、无毒且密度比空气大的气体，其在气室中起到隔绝空气的作用，如果发生泄漏会沉积在低处并且会分解为损害人体健康的成分。分析导致此问题的原因，主要是此设备的密封性遭到了破坏的原因。比如在进行设备焊接加工时由于电流过大而烧开焊缝，或者在较大局部应力下导致焊缝炸裂的原因。或者是由于此设备金属外壳材料中本身存在砂眼问题，或者在外壳铸造时由杂质或气泡掺入其中，容易遭受到外力影响下出现裂痕。在或者法兰结合面结拱粗糙精度较低、密封垫老化、密封圈安放位置不当等也会导致此位置出现漏气问题。此外还会由于此设备密封位置和管路连接的位置或者焊接点位置出现故障而导致气体泄漏。
（三）互感设备故障诊断
GIS设备运行中容易出现互感设备所测电流数值不准的问题。比如一某500kV变电站中的GIS设备为例，在日常运行检测中发现其中的电流互感器主回路电流测量结果异常问题，再次进行检查之后发现其出现故障，表现出与真实数值之间的差距比较大的问题。因此，在此设备的正常运行中，需要确保互感器开关和屏蔽罩比较接近并解除到金属外壳，同时另一端和金属外壳之间处于绝缘下，无法产生回路。设备经过多次分合使用之后会导致剧烈振动，使得绝缘端松动，造成绝缘端和外壳连接，无法满足闭合回路要求。而如果出现绝缘端和金属外壳之间连接为闭合回路的问题，此时就会导致感应磁通量的产生，同时也会在互感器的作用下生成二次绕组，这就会在屏蔽罩内部产生反向电流，由于与电流发生抵消，从而影响测量值。
四、变电站GIS设备的故障检修方法
（一）断路器故障检修
在经过上述诊断确定断路器发生故障之后，在故障处理时首先为了保证分闸作业正常要保证电源电量充足，然后对断路器电源进行检查之后发现其发生了断开问题，此时就可以对熔丝运行状态进行检查，如果发现断路器处于空开状态则可以尝试合上空开。但是如果出现了熔丝断裂问题则需要对熔丝进行更换。在经过上述检查之后如果检测出SF6气体低于警戒值，这就会由于压强不足以保证分合闸的正常运行，此时就需要将断路器电源切断并关闭操作机构，在维修作业时需要在此机构上设置标志并开展维修工作。如果在此维修过程中出现了分合闸故障故障，而且难以维持正常的分闸动作，此时的断路器电源也处于空开状态，这就需要对终端开展重合闸操作，还要讲断路器连接的母线进行更换，更换为母联串代的方式，之后维修出现故障的断路器。在经过检修之后也无法完成合照操作就需要断开电源进行合闸之后再开展检修工作。
（二） SF6气体泄漏故障检修
为了避免出现此故障，需要保证盛装SF6气体的仪器具有较高的质量，在设备运行中也需要定期检测空气中SF6气体的含量，避免在工作环境中出现此气体聚集而威胁作业人员安全的问题。在检测时通常采取红外线检漏法，其主要原理就是通过仪器接收红外线激光并形成图像之后对气体泄漏位置进行确定。此外还可以采取SF6电离法，也就是利用此气体具有强负电性的特点，让其在脉冲高压条件下放电并改变电晕电场强度，实现对此气体泄漏问题的检测。或者可以使用液体表面张力法，也就是利用肥皂水具有张力的原理，将其涂抹在一起的漏缝位置，通过是否冒出气泡现象来判断是否出现泄漏问题以及判断泄漏位置。
（三）互感设备故障检修
此类故障的发生概率较低，而且在故障发生之后的表现也比较隐蔽，难以从表面上发现此故障造成的异响、异动或失控现象等。因此，针对此类故障的检修，要求检修人员具有丰富的经验和灵敏的察觉能力。通常可以先对故障电位和原因进行查找和原因诊断，由于高压设备难以靠近和基础，则需要检修人员检查互感器运行中所记录的数据，针对其中的异常数据再采取开盖检测和原因查找等方式。如果故障无法修复则需要对元件进行更换，还要在元件更换之后确认接地端和非接地端的松紧程度，之后才能合盖并通电。在检修完成并恢复正常运行之后也需要檢修人员观察GIS参数，保证电流测试等数值正确和参数运行正常，之后才能正式投入运行。
五、结语
变电站中的GIS设备由于其特殊结构等原因，容易在运行中出现断路器故障、SF6气体泄漏故障以及互感设备故障等而影响其安全和稳定运行。因此，需要针对不同故障类型进行原因分析，采取相应的故障诊断和检修方法做好常见故障的处理和有效预防，从而保障变电站整体的可靠运行。
参考文献：
[1] 姚卫民， 黄安朝. 浅析变电站GIS设备的故障诊断与检修[J]. 科技创新导报， 2018， 15（36）：43-44.
[2] 潘旭. 试析变电站GIS设备的故障诊断及检修技术[J]. 科学与财富， 2019， 000（031）：249.
[3] 赵富华. 变电站GIS设备的故障诊断及检修方案研究[J]. 华东科技（综合）， 2019， 000（010）：P.1-1.
关键词：变电站GIS设备;故障诊断;检修方法
一、引言
GIS设备是变电站中重要的集成性电器，属于气体绝缘开关设备的一种，其内部封闭着SF6气体，且其中的电气设备主要包括断路器、开关设备以及互感器等。一旦在此设备经过长时间运行而出现故障，通常会表现出上述结构故障或者SF6气体泄漏，这就会对变电站的正常和安全运行造成影响，严重时会导致大面积停电等电网事故。虽然此类设备的故障概率较低，但是仍然需要提前研究好此类设备运行中的常见故障类型，采取相应的故障诊断和检修方法及时排除故障来保障变电站和整个电网系统的安全与稳定运行。
二、变电站GIS设备故障种类
总结变电站运行中GIS设备的常见故障类型，一是操作机构故障。此类故障主要表现出变电站运行中隔离开关无法正常分合和运行的问题，增加了封闭气室的观察难度，这就会造成放电短路以及大面积停电问题。二是局部放电故障。对于新投入运行的GIS设备，往往会由于设计制造以及运输安装等方面的原因，或者出现其运行中不适合当前运行环境的原因，也就是运行环境中存在较多的粉尘等干扰因素、GIS中导体的光洁度较差等原因而引发此故障。三是SF6气体泄漏故障。在此类设备经过长时间运行或者是人为操作不当、外力破坏等原因可能会造成密封胶圈的密封性下降，导致气体泄漏问题。四是GIS气室内部的水位超标的问题，这主要由于密封胶圈密封性降低而造成水汽进入气室内部，或者其运行环境湿度过高的原因。五是二次设备老化故障。这主要表现在隔离开关连锁继电器出现了破损问题而引发控制回路故障等。
三、变电站GIS设备的故障诊断
（一）断路器故障诊断
GIS设备内部的断路器出现故障主要表现在内部电能不足、控制回路无法正常运行等，这都会影响正常的分合闸操作。造成上述现象的原因，可能是由于电源连接异常，导致电源中断而产生分闸供电问题。或者是出现了分合闸控制回路出现短路断路等问题，影响正常的分合闸操作，或者是出现了断路器接触不良等问题。针对此类故障，在故障诊断时会发现设备气室中SF6气压降低的现象，在低于规定数值之后就会导致设备出现闭锁状态而无法及时完成分合作业，不利于断路器的正常运行。另外经过诊断还会发现靠近开关一侧的互感器的屏蔽罩会与设备的外侧保持连接，但是线路另一侧的隔绝SF6气体就会转变为绝缘状态而无法产生回路，这就会影响正常的分合闸动作。
（二）SF6气体泄漏故障诊断
GIS设备的气室中充满了SF6气体，此种气体是一种无色、无味、无毒且密度比空气大的气体，其在气室中起到隔绝空气的作用，如果发生泄漏会沉积在低处并且会分解为损害人体健康的成分。分析导致此问题的原因，主要是此设备的密封性遭到了破坏的原因。比如在进行设备焊接加工时由于电流过大而烧开焊缝，或者在较大局部应力下导致焊缝炸裂的原因。或者是由于此设备金属外壳材料中本身存在砂眼问题，或者在外壳铸造时由杂质或气泡掺入其中，容易遭受到外力影响下出现裂痕。在或者法兰结合面结拱粗糙精度较低、密封垫老化、密封圈安放位置不当等也会导致此位置出现漏气问题。此外还会由于此设备密封位置和管路连接的位置或者焊接点位置出现故障而导致气体泄漏。
（三）互感设备故障诊断
GIS设备运行中容易出现互感设备所测电流数值不准的问题。比如一某500kV变电站中的GIS设备为例，在日常运行检测中发现其中的电流互感器主回路电流测量结果异常问题，再次进行检查之后发现其出现故障，表现出与真实数值之间的差距比较大的问题。因此，在此设备的正常运行中，需要确保互感器开关和屏蔽罩比较接近并解除到金属外壳，同时另一端和金属外壳之间处于绝缘下，无法产生回路。设备经过多次分合使用之后会导致剧烈振动，使得绝缘端松动，造成绝缘端和外壳连接，无法满足闭合回路要求。而如果出现绝缘端和金属外壳之间连接为闭合回路的问题，此时就会导致感应磁通量的产生，同时也会在互感器的作用下生成二次绕组，这就会在屏蔽罩内部产生反向电流，由于与电流发生抵消，从而影响测量值。
四、变电站GIS设备的故障检修方法
（一）断路器故障检修
在经过上述诊断确定断路器发生故障之后，在故障处理时首先为了保证分闸作业正常要保证电源电量充足，然后对断路器电源进行检查之后发现其发生了断开问题，此时就可以对熔丝运行状态进行检查，如果发现断路器处于空开状态则可以尝试合上空开。但是如果出现了熔丝断裂问题则需要对熔丝进行更换。在经过上述检查之后如果检测出SF6气体低于警戒值，这就会由于压强不足以保证分合闸的正常运行，此时就需要将断路器电源切断并关闭操作机构，在维修作业时需要在此机构上设置标志并开展维修工作。如果在此维修过程中出现了分合闸故障故障，而且难以维持正常的分闸动作，此时的断路器电源也处于空开状态，这就需要对终端开展重合闸操作，还要讲断路器连接的母线进行更换，更换为母联串代的方式，之后维修出现故障的断路器。在经过检修之后也无法完成合照操作就需要断开电源进行合闸之后再开展检修工作。
（二） SF6气体泄漏故障检修
为了避免出现此故障，需要保证盛装SF6气体的仪器具有较高的质量，在设备运行中也需要定期检测空气中SF6气体的含量，避免在工作环境中出现此气体聚集而威胁作业人员安全的问题。在检测时通常采取红外线检漏法，其主要原理就是通过仪器接收红外线激光并形成图像之后对气体泄漏位置进行确定。此外还可以采取SF6电离法，也就是利用此气体具有强负电性的特点，让其在脉冲高压条件下放电并改变电晕电场强度，实现对此气体泄漏问题的检测。或者可以使用液体表面张力法，也就是利用肥皂水具有张力的原理，将其涂抹在一起的漏缝位置，通过是否冒出气泡现象来判断是否出现泄漏问题以及判断泄漏位置。
（三）互感设备故障检修
此类故障的发生概率较低，而且在故障发生之后的表现也比较隐蔽，难以从表面上发现此故障造成的异响、异动或失控现象等。因此，针对此类故障的检修，要求检修人员具有丰富的经验和灵敏的察觉能力。通常可以先对故障电位和原因进行查找和原因诊断，由于高压设备难以靠近和基础，则需要检修人员检查互感器运行中所记录的数据，针对其中的异常数据再采取开盖检测和原因查找等方式。如果故障无法修复则需要对元件进行更换，还要在元件更换之后确认接地端和非接地端的松紧程度，之后才能合盖并通电。在检修完成并恢复正常运行之后也需要檢修人员观察GIS参数，保证电流测试等数值正确和参数运行正常，之后才能正式投入运行。
五、结语
变电站中的GIS设备由于其特殊结构等原因，容易在运行中出现断路器故障、SF6气体泄漏故障以及互感设备故障等而影响其安全和稳定运行。因此，需要针对不同故障类型进行原因分析，采取相应的故障诊断和检修方法做好常见故障的处理和有效预防，从而保障变电站整体的可靠运行。
参考文献：
[1] 姚卫民， 黄安朝. 浅析变电站GIS设备的故障诊断与检修[J]. 科技创新导报， 2018， 15（36）：43-44.
[2] 潘旭. 试析变电站GIS设备的故障诊断及检修技术[J]. 科学与财富， 2019， 000（031）：249.
[3] 赵富华. 变电站GIS设备的故障诊断及检修方案研究[J]. 华东科技（综合）， 2019， 000（010）：P.1-1.