刘文生

一、GIS组合电器设备组成及异常处理的必要性

变电站是整个电力系统非常重要的组成单元之一，其在实际运行中可能会出现各种异常或故障，而这些异常或故障的出现会对整个电力系统的稳定运行以及各行业生产生活造成严重的影响。如何及时的发现和处理出现的各种异常或故障情况，是变压站实际运行中需要解决的问题。六氟化硫封闭式组合电器（GIS）是一种气体绝缘开关设备。这种电器设备是由断路器、隔离开关、电缆终端、进出线套管、接地开关、电流互感器、电压互感器、母线和避雷器等多种电子元件组成的，其主要采用SF6气体作为绝缘介质。这种电器设备占地面积较小且技术含量及性能较高，因此在整个电力系统中应用较为广泛。虽然这种电器设备可以有效解决变电站的各种异常或故障，但在实际运行中，该电器设备的故障频次也较高，同时其并未采用分离式敞开设备的模式，其故障修复时间较长，修理费用高，且造成的经济损失较大，因此变电站GIS组合电器设备的异常和故障的及时发现和处理意义重大。

二、GIS组合电器设备常见故障

1、电器设备常见故障分类

变电站GIS组合电器设备的故障可归纳为以下两类：一类是一般性电器设备故障，这类故障的故障发生率较高，与其他常规电器设备大致相当，这类故障发现和处理也较为简单，如GIS组合电器设备中的断路器操作机构故障；另一类是GIS组合电器专属故障，这类故障的故障发生率较低，其故障发生率大概为0.1～0.2次/年，远低于其他常规电器设备的故障发生率。同时这类电器设备发生故障后，需要检修的时间较长，故障处理难度大。

GIS组合电器设备常见故障具体表现为以下5种：首先是电器设备使用气体泄漏。这是较为普遍的GIS组合电器设备故障，如GIS组合电器设备异常或故障较轻，电器设备需要时常补气。GIS组合电器设备异常或故障较重时，需要停止GIS组合电器设备，再进行安全检修。其次是SF6气体水分含量高，这类故障通常与SF6气体泄漏有关，当SF6气体泄漏时，电器设备外部环境的水汽会渗透到GIS组合电器气室内，进而使得GIS组合电器气室的SF6气体水分含量高。SF6气体水分含量高会导致GIS组合电器设备的绝缘子和其他绝缘元件出现闪络情况。再次是GIS组合电器设备内部放电。这类故障主要是由于GIS组合电器设备内部清洁度不够、运输过程中的意外碰撞以及使用的绝缘元件质量不合格等情况导致的。这类故障的危害性和潜在破坏性较大，会对GIS组合电器设备的其他电子元件造成损害，导致整个GIS组合电器设备工作异常，甚至是无法使用。接下来是断路器液压操动系统的漏油问题，这类故障会影响断路器工作稳定性，导致断路器甚至是GIS组合电器无法正常使用。最后是GIS组合电器设备的内部元件故障。这个GIS组合电器设备是由多种电子元件组合的，如断路器、避雷器、母线以及各种开关等。这些电子元件的故障发生率较高，同时这类故障发现和处理相对简单。

2、GIS组合电器设备常见故障

2.1制造厂方面

制造厂对GIS组合电器设备常见故障的影响可以包括以下4种：首先是制造环境质量较差。这主要是指GIS制造车间的清洁程度不符合相关生产要求，尤其是总装配车间。GIS制造车间环境清洁度不达标，会导致大量的金属微粒、粉末和其他杂物留存在GIS组合电器设备的内部，这给GIS组合电器设备安全稳定运行带来极大的威胁，这些杂质会导致电子元件损坏，甚至是整个GIS组合电器设备运行故障。制造环境质量差引起的电器设备故障大概占GIS组合电器设备总体故障量的16%。其次是GIS组合电器设备装配误差大，在GIS组合电器设备装配过程中，设备的可动元件和固定元件间会产生摩擦作用，摩擦产生的金属粉末和残屑会留在元件的隐蔽区域，如没有及时清理干净，会导致装配元件的相对误差大。这类故障大约占GIS组合电器设备总体故障量的10%。接下来是生产装配工艺不规范，制造厂没有遵守相关的GIS组合电器设备相关元件的生产和总体装配工艺规程，装配过程存在元件装配位置错误、漏装甚至是装配不到位等情况。最后是质量问题，GIS组合电器设备相关元件采用的材料质量不符合相关的生产使用质量标准，通常制造厂实际生产采用质量不合格的材料，这导致生产出的GIS组合电器设备元件存在严重的质量隐患。

2.2 设计因素

GIS组合电器设备设计不合理或者设备绝缘裕度过低，这都是造成GIS组合电器设备出现异常或故障的原因。如GIS组合电器设备的支撑绝缘子，现在采用的是环氧树脂浇注绝缘子，其使用场强为6KV/min，长时间使用不会发生击穿问题，但如果采用的是10KV/min系列的绝缘子，短时间内不会出现问题，但长期使用可能出现击穿问题。这类设计不合理或者设备绝缘裕度过低造成的故障可占GIS组合电器设备总体故障量的7%左右。

2.3 实际运行问题

GIS组合电器设备实际运行过程中，工作人员的操作不当或者操作失误可能会引起GIS组合电器设备异常或者故障。若工作人员将电器设备的接地刀闸合在带电相上，当此时的故障电流较大，则可能导致接地刀闸迅速损坏。

2.4 设备安装过程

首先是设备安装没有遵守相关工艺规程。在设备安装过程中，工作人员由于未遵守相关工艺规程，对金属元件的划痕以及凹凸度处理不足。这类故障大约占GIS组合电器设备设备安装故障量的40%。其次是设备安装现场环境清洁程度不符合相关设备安装要求，在实际设备安装过程中，环境清洁程度不足可能引起绝缘元件受潮以及被腐蚀等情况，同时也会导致外部的尘埃或者其他杂质残留在GIS组合电器设备内部。接下来是设备安装失误，具体为设备安装错误和漏装。实际安装过程中，工作人员由于个人问题造成装错或漏装等情况，设备屏蔽罩内部与导体间出现不规则间隙。设备使用的螺栓、垫圈出现漏装或者紧固程度不足。最后是异物清理问题。设备安装过程不是独立的，通常与其他工程协同进行，如土建、通风等工程。这种混合作业极可能导致设备安装过程中，其他工程产生的大量异物没有及时清理，残留在GIS组合电器设备内部。有时其他工程各种工具也会遗留在GIS组合电器设备内部，这些异物会带来极大的安全隐患，严重威胁着GIS组合电器设备安全稳定运行。

三、针对各种异常及故障处理方法

1、GIS断路器异常及故障处理方法

1.1GIS断路器拒合闸处理

这种GIS断路器拒合闸故障处理大致可包括以下5种：首先是GIS断路器出现操作电源断电情况，出现这种情况，工作人员应对操作电源进行仔细检查，主要是空开和熔丝等情况。如发生上述情况，可采取的措施是合空开和更换熔丝，同时也应对汇控柜内的开关进行调控，保证其在合适的位置。其次是控制回路异常，出现这类问题，应对控制回路中故障频发的区域进行检查，如同期回路、控制开关等。若出现的是次回路问题，这类问题的专业性很强，通常需要专业人士进行处理。再次是GIS断路器的弹簧机构储能不足，这类情况主要检查是否是电源出现问题，若是机构自身问题，则反馈给专业人员进行处理。接下来是GIS断路器开关问题，这是由于SF6压力降低导致的开关闭锁。出现这类问题，工作人员应及时断开断路和操作电源空开，并停止重合闸的使用，同时通知专业人员进行后续处理。最后是断路器投运问题，这类问题是由于断路器故障导致的断路器未能投运。出现这类问题，工作人员应及时断开断路器的两侧隔离开关，并通知专业人员进行处理。

1.2 GIS断路器拒分闸处理

这种GIS断路器拒分闸故障处理大致可包括以下3种：首先是分闸电源断电问题，工作人员应及时对断路器操作电源的空开或熔丝情况进行检查，如发生这类问题，工作人员可进行合空开以及更换熔丝等操作，并保证汇控柜内的开关在合适的位置。其次是控制回路、弹簧机构储能、GIS断路器开关和断路器辅助接点故障，出现这四类故障后，首先确定故障原因，再通知相关专业人员进行后续处理。最后是故障造成断路器分闸异常的问题，出现这类情况可采用母联串代故障断路器，这种断路器在保证整个GIS组合电器设备正常运行的前提下切断隔离故障断路器，并对故障断路器进行故障原因检查，再反馈给相关专业人员进行处理。

2、GIS断路器操作机构异常及故障处理方法

2.1液压操作机构

液压操作机构异常及故障，具体为液压机构无油位或者严重是漏油引起的断路器出现分合闸闭锁的情况。发生上述情况时，工作人员首先应断开液压操作机构电机电源。并利用母联断路器进行切换处理，再通知工作人员进行检修处理。

2.2隔离开关操作机构

GIS设备隔离开关正常操作时，如出现不能正常电动操作时，操作人员应对控制回路电压以及电机电压进行检修，防止其出现电压过低和失压等情况。同时对热继电器的工作情况进行检查，若热继电器异常，可进行热继电器复位操作。当电动操作异常时，可先断开操作电源，再进行手动操作GIS设备隔离开关。

3、SF6故障处理方法

SF6气体降低故障处理主要分为两类：一种是SF6气体降低至报警值时，工作人员应及时反馈，等待专业人员进行补气作业。另一种是SF6气体降低到闭锁值，如出现这类问题，工作人员应先断开操作电源，再锁死操动机构，同时通知检修部门进行处理。

四、结语

通过上述对变电站GIS组合电器设备的异常及故障处理方法的分析，变电站GIS组合电器设备需要多方面协作，技术人员要加强对电器设备故障的分析，在实践中总结经验，优化应对措施，制定多元化的应急体系，针对每一种常见故障都要有相应的处理方法，从根本上保证变电站GIS组合电器设备安全稳定运行。