GIS的常见故障及其诊断与处理研究
摘要：GIS在高压电器领域内 已广泛应用于铁路供电系统的牵引变电所及变配电室，其故障的处理比传统开关设备要繁琐得多。文章介绍了GIS的的常见故障，对故障的检测主要有机械振动法、检测管检测法、超声波检测法等方法。文章针对GIS的的常见故障提出了相应的处理措施。
关键词：GIS 常见故障 检测方法 故障处理
2011年，京沪高速铁路顺利开通运营，GIS（SF6全封闭组合电器）也突显出其在技术、安全及运行维护等方面的先进性， 现已广泛应用于铁路供电系统的牵引变电所及变配电室。目前，新建运输线路尤其是高速客专供电系统的牵引变电所都以GIS取代了传统的敞开式高压开关设备，运行表明GIS具有结构紧凑占地少、不受外部环境影响及维护简单、无需定期检修的优势。但是，GIS对制造及安装过程中的技术和工艺要求很高， 由于制造和安装存在一些问题加上环节又多， 往往使GIS在投运后发生故障， 而且这种故障的处理比传统开关设备要繁琐得多。现就京沪高速铁路运营以来GIS运行中发生的典型故障作一简要的介绍和分析。
1. GIS的常见故障
1.1.SF6气体泄露
这类故障通常发生在组合电器的密封面、焊接点和管路接头处。主要原因是由于密封垫老化，或者焊缝出现砂眼引起。每年因此需要对GIS补充大量的SF6气体来保证正常工作压力。这类故障比较普遍。
1.2.SF6气体微水超标
GIS运行时断路器气室SF6气体微水量要比其他气室SF6气体含水量太高引起的故障，易造成绝缘子或其他绝缘件闪络。微水超标的主要原因是通过密封件泄露渗入的水份进入到SF6气体中。
1.3.开关故障
断路器、负荷开关、隔离开关或接地开关等元件的气体击穿。还有动、静触头在合闸时偏移，引起接触不良。
1.4.内部放电
由于制造工艺等原因，在GIS内部某些部件处于悬浮电位，导致电场强度局部升高，进而产生电晕放电，GIS中金属杂质和绝缘子中气泡的存在都会导致电晕放电或局部放电的产生。
1.5.液压机构出现渗漏油或打压频繁等
出现这类故障大多是由于液压机构密封圈老化，或安装位置偏移、或储压筒漏氮等原因引起。这类故障在GIS中比较普遍。
2. GIS故障的传统诊断方法
GIS故障的传统的诊断方法一般是利用物理和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障例如利用振动、声、光、热、电、磁、射线、化学等多种手段，观测其变化规律和特征，用以直接检测和诊断故障。
2.1.机械振动法
利用机械振动法检测局部放电，是一种不停电的监测技术。其基本原理是一旦有局部放电发生，就会产生振动，在设备外壁安装加速度测量仪很容易检测出来。因此，检测局部放电可以从探测外壳上的机械振动入手。
气体局部放电会产生一定的振动波，经过传递后会在金属外壳上引起轻微振动，采用敏感度高的加速度传感器有可能探测出这种信号，但设备操动机构动作及运行中的噪声会影响对局部放电的监测。区别局放信号与干扰信号的方法有用带通滤波器除去设备自身的振动信号和周围干扰信号的低频成分，以及电气干扰信号的高频成分；进行输入信号的基准值判断，将某一定数值以上的信号作为干扰信号除去；进行与试验电源同期的脉冲调制，对波形的绝对值进行平均化处理调整其周期性，局放信号具有明显周期性，而干扰信号波形是无周期的，以此将二者区分开。
2.2.检测管检测法
SF6气体经过长期运行或内部放电会分解出SF4、SOF2、HF、SO2等气体，对这些成分的监测，可以诊断出设备是否有放电发生，或是监测原理类似于变压器油的色谱分析对运行中气体组分进行检测，有助于了解运行中的运行状态和可能潜伏的故障。
其工作原理是：通过检测装置从高压电气设备中提取一定体积的SF6气体，分别通过SO2、HF检测管，这些分解产物会在检测管中发生化学反应改变颜色，可根据变色柱的长度，读出SF6气体中的SO2、HF的浓度。
2.3.超声波检测法
电气设备内部发生局部放电时，在放电处产生超声波向四周传播，一直达到电气设备容器的表面。在设备外壁装上超声波传感器，可以检测此电信号来判断设备内部是否发生局放。超声波探测器检测的特点是抗干扰性较强，使用方便，可以在运行中和耐压试验时检测绝缘内部的放电，传感器与设备的电气回路无任何联系，而且便于故障定位。
3. GIS故障的处理方法
利用上述各种方法对GIS进行诊断，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。判断出GIS的故障后，可采用下列相应的处理措施。
3.1.对于SF6气体泄漏，通常先用SF6检漏仪对漏气间隔进行检测，找出漏气点。若为焊缝漏气，将SF6气体回收后进行补焊；若为密封接触面漏气，通常在回收SF6气体后更换密封圈。
3.2.对于SF6气体微水超标，通常办法为回收SF6气体后，用氮气反复冲洗、干燥、抽真空，再充入新SF6气体。
3.3.对于动、静触头接触不良或母线筒放电等故障，则必须停电解体后查明原因，针对不同故障，更换相应的备件。
3.4.对于液压机构渗漏油或打压频繁故障，在停电后需将液压机构泄压，查明原因，更换相应的油封。
4. 结语
GIS具有很多的先进性， 其应用日益广泛。但这必须要以优异的制造和安装质量为基础， 否则势必严重影响GIS的安全运行， 给用户造成较大的经济损失， 反过来也将使GIS的广泛应用遇到困难。因此， 在GIS的研制、安装及运行中仍有更深入的工作要做， 以减少乃至避免GIS运行中发生故障， 真正达到GIS投运后15～20年内无故障性临修。
参考文献：
[1]胡一志，杨安良.SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS） 运行情况介绍[J].西北电力技术.1995.02.
[2]林智敏 等.一起GIS断路器合闸故障分析与处理[J]. 高压电器.2012.02.
[3]朱建武，周保红.GIS隔离开关触头烧损故障分析[J].江西电力.2010.03.
[4]樊渊.变电站GIS组合开关常见故障及处理措施研究[J].北京电力高等专科学校学报.2011.28.
[5]李慧萍，赵国梁.变电站室外GIS设备常见故障处理技术研究[J].现代电子技术.2012.35.
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