SF6全封闭组合电器GIS常见故障及其处理

SF6全封闭组合电器GIS常见故障及其处理 一、故障分类 GIS的常见故障可分为以下两大类。

(1)与常规设备性质相同的故障,如断路器操动机构的故障等。

(2)
GIS的特有故障,如GIS绝缘系统的故障等。这类故障的重大故障率为0.1-0.2次/(所·年)。一般认为,GIS的故障率比常规变电所低一个数量级,但GIS事故后的平均停电检修时间则比常规变电所长。

运行经验表明,GIS设备的故障多发生在新设备投入运行的一年之内,以后趋于平稳。

二、常见特有故障 GIS的常见特有故障如下。

1、气体泄漏 气体泄漏是较为常见的故障,使GIS需要经常补气,严重者将造成GIS被迫停运。

2、水分含量高 SF6气体水分含量增高通常与SF6气体泄漏相联系。因为泄漏的同时,外部的水汽也向GIS其室内渗透,致使SF6气体的含水量增高。SF6气体水分含量高是引起绝缘子或其他绝缘件闪络的主要原因。

3、内部放电 运行经验表明,GIS内部不清洁、运输中的意外碰撞和绝缘件质量低劣等都可能引起GIS内部发生放电现象。

4、内部元件故障 GIS内部元件包括断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感器、套管、母线等。运行经验表明,其内部元件故障时有发生。根据运行经验,各种元件的故障率如表所示。

元件名称 开关 盆式绝缘子 母线 电压互感器 断路器 其他 故障率 30% 26.6% 15% 1.6% O% 6.7% 注开关包括隔离开关和接地开关。

三、产生故障原因分析 1、源于制造厂 (1)车间清洁度差。GIS制造厂的制造车间清洁度差,特别是总装配车间,将属金属微粒、粉末和而其他杂物残留在GIS内部,留下隐患,导致故障。

(2)装配误差大。在装配过程中,使一可动元件与固定元件发生摩擦,从而产生金属粉末和残屑并遗留在零件的隐蔽地方,在出厂前没有清理干净。

(3)不遵守工艺规程。在GIS零件的装配过程中,不遵守工艺规程,存在把零件装错、漏装及装不到位的现象。

(4)制造厂选用的材料质量不合格。

当GIS存在上述缺陷时,在投入运行后,都可能导致GIS内部闪络、绝缘击穿、内部接地短路和导体过热等故障。

2、源于安装 (1)不遵守工艺规程。安装人员在安装过程中不遵守工艺规程,金属件有划痕、凸凹不平之处未得到处理。

(2)现场清洁度差。安装现场清洁度差,导致绝缘件受潮,被腐蚀;
外部的尘埃、杂物等侵入GIS内部。

(3)装错、漏装。安装人员在安装过程中有时会出现装错、漏装的现象。例如屏蔽罩内部与导体之间的间隙不均匀;
或没有装上去,及漏装;
螺栓、垫圈没有装或紧固不紧。

(4)异物没有处理。安装工作有时与其他工程交叉进行。例如上建工程、照明工程、通风工程没有结束,为了赶工期,强行进行GIS设备的安装工作,可能造成异物存在于GIS中而没有处理。有时甚至将工具遗留在GIS内部,留下隐患。

上述缺陷都可能导致GIS内部闪络、绝缘击穿、导体过热等故障。

3、源于设计 设计不合理或绝缘裕度较小,也是造成故障的原因之一。例如,GIS中支撑绝缘子的使用场强是一个重要的设计参数。目前,环氧树脂浇注绝缘子的使用场强可高达6kV/mm而不致发生问题。如果使用场强高达10kV/mm , 起初可能没有局部放电现象,但运行几年后就可能会击穿。

4、源于运行 在GIS运行中,由于操作不当也会引起故障。例如将接地开关合到带电相上,如果故障电流很大,即使快速接地开关也会损坏。

5、源于过电压 在运行中,GIS可能受到雷电过电压、操作过电压等的作用。雷电过电压往往使绝缘水平较低的元件内部发生闪络或放电。隔离开关切合小电容电流引起的高频暂态过电压可能导致GIS对地(外壳)闪络。据报道,加拿人安大略水电站的500KV GIS有4次闪络与隔离开关操作有关。

四、处理对策 1、选择质量好的产品 由上述,即使是国外产品也会发生事故或故障。因此,应当选用质量好的制造长的产品,并进行严格检测。

2、选择素质好的施工单位 由上述,由于安装工艺不良引起的故障率也是较高的。所以为减少故障率,应当选用管理水平高、工艺优秀的施工单位进行安装。

3、改进设计 在设计盆型绝缘子时,应尽量垂直安装;
若平放时凸面应向上。这样可以避免GIS元件里的金属微粒、粉末聚集在盆型绝缘子底部。

4、严格进行出厂试验 包括试验时间和试验项目。例如,盆型绝缘子的故障率高,制造厂应对其进行长时问耐压试验,在额定电压下持续加压1000h以上。另外,对每个盆型绝缘子都要进行局部放电试验。

5、严格进行现场试验 现场试验包括交接试验和预防性试验。

根据国家标准GB501560-1991, GIS交接试验项目及要求如下。

(1)测量主回路的导电电阻。测量值不应超过产品技术条件规定值的1.2倍。

(2)主回路的耐压试验。主回路的耐压试验程序和方法,应按产品技术条件的规定进行,试验电压值为出厂试验电压的80%。

(3)密封性试验。

① 采用灵敏度不低于lх10-6 (体积比)的检漏仪对各气压室密封部位、管道接头等处进行检测时,检漏仪不应报警。

② 采用收集法进行气体泄漏测量时,以24h的漏量换算,每一个气室年漏气率不 应大于1%。

值得注意的是测量应在GIS充气24h后进行。

(4)测量SF6气体微量水含量。微量水含量的测量也应在GIS充气24h后进行,测量结果应符合如下规定:
① 有电弧分解的隔室应小于150ppm (µL/L) ;

② 无电弧分解的隔室应小于250ppm(µL/L) ;

(5)GIS内部各元件的试验。对能分开的元件,应按《标准》进行相应试验,试验结果应符合规定的要求。

(6)GIS的操动试验。当进行GIS的操动试验时,连锁与闭锁装置动作应准确可靠。电动、气动或液压装置的操动试验,应按产品技术条件的规定进行。

(7)气体密度继电器、压力表和压力动作阀的校验。气体密度继电器及压力动作阀的动作值,应符合产品技术条件的规定。压力表指示值的误差及其变差,均应在产品相应等级的允许误差范围内。

6、认真进行日常巡视 GIS日常巡视的主要项目如下。

(1)断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关的位置指示器是否正常;
闭锁位置是否正常。

(2)各种指示灯、信号灯的指示是否正常,加热器是否按规定投入或切除。

(3)对隔离开关、接地开关,可以以窥视孔中检查其触头接触是否正常。

(4)密度计、压力表的指示值是否正常。

(5)断路器、避雷器的指示动作次数是否正常。

(6)裸露在外面的母线,其温度计的指示是否正常。

(7)二次端子有没有发热现象,熔断器是否正常。

(8)在GIS设备附近有无异味、异声。

(9)设备有无漏气、漏油现象。

(10)所以阀门的开、闭位置是否正常,金属支架有无锈蚀;
有无发热现象。

(11)可见的绝缘件,有无老化、剥落,有无裂纹现象。

(12)所有金属支架和保护罩,外壳有无油漆剥落的现象。

(13)SF6气体的分解物有无泄漏现象。

(14)接地端子有无发热现象,金属外壳的温度是否超过规定。

(15)所有设备的防护门是否关严、密封。

(16)所有照明、通风设备、防火器具是否完好。

(17)所有设备是否清洁、齐整、标志完善。

7、加强在线监测的研究 在线检测局部放电是GIS早期诊断的有效手段。近年来,我国对在线检测局部放电研究取得一定进展,但尚未在现场推广,还有许多工作要做。如干扰的消除、放电量的标定等。

8、认真做好检修工作 GIS运行规程规定,GIS设备的小修周期一般为3-5 年,大修周期一般在8-10 年。

检修人员应熟悉检修项目、技术规程和检修工艺等。检修的工艺流程框图如图所示。

9、常见故障处理方法 一、 内部放电 1. 设备内部绝缘放电 原因:
1) 绝缘件表面破坏,绝缘件浇注时有杂质;

2) 绝缘件环氧树脂有气泡,内部有气孔;

3) 绝缘件表面没有清理干净;

4) 吸附剂安装不对,粉尘粘在绝缘件上;

5) 密封胶圈润滑硅脂油过多,温度高时融化掉在绝缘件上;

6) 绝缘件受潮 7) 气室内湿度过大,绝缘件表面腐蚀;

处理:
1) 原材料进厂时严格控制质量 2) 加工过程时控制工艺 3) 零部件装配时清理清理 4) 库房、过程管理,真空包装 2. 主回路导体异常 原因:
1) 导体表面有毛刺或凸起 2) 导体表面没有擦拭干净 3) 导体内部有杂质 4) 导体端头过渡、连接部分倒角不好,导致电场不均匀;

5) 屏蔽罩表面不光滑,对接口不齐;

6) 螺栓表面不光滑 螺栓为内六角的,六角内毛刺关系不大,外表有毛刺时有害 7) 导线、母线断头堵头面放电,一般为球断头 处理:
1) 控制尖角、磕碰、毛刺、划伤 2) 清洁度 3. 罐体内部异常 原因:
1) 罐体内部有凸起,焊缝不均匀;

2) 盆式绝缘子与法兰面接触部分不正常 3) 罐体内没有清洁干净 4) 运动部件运动时可能脱落粉尘;

处理:
1) 认真清理,打磨焊缝;

2) 增加运动部件运动试验次数,增加磨合200次 3) 所有打开部件必须严格处理;

二、 回路电阻异常 1. 电阻过大、发热,固定接触面面积过大。

1) 接触面不平整、凸起 2) 接触面对口不平整、有凸起,接触不良 3) 镀银面有局部腐蚀 4) 螺栓紧固 对策:
1) 打磨 2) 涂防腐 3) 按缩紧力矩要求把紧螺丝 2. 插入式接触电阻大 1) 触头弹簧装设不良;

2) 插入式长度小,接触深度不够;

3) 触头直径不合适,对接不好;

4) 镀银腐蚀问题 3. 导体本身电阻大 1) 材质本身杂质超标;

2) 焊接部分不均匀,有气孔 三、 六氟化硫漏气 1. 金属密封面表面有磕碰、划伤;

2. 铸件针孔,损伤;

3. 铝合金面时间长老化、腐蚀;

4. 加工时表面擦出不足;

四、 水分超标 1. 吸附剂安装不对 2. 橡胶、绝缘子的气室可能会有烃气,用露点法仪器检测时,烃气干扰,导致测量误差;

3. 抽真空不足;

4. 存在空腔;

5. 保管不够,环境影响;

6. 部件受潮;

对策:
1. 运输、安装工艺 2. 加吸附剂 3. 抽真空尽量越低越好, 国标133Pa,工业上用50%,67Pa;

4. 阴雨天湿度大不允许安装;

故障现象 故障原因 处理方法 设备内部绝缘放电 1、绝缘件表面破坏,绝缘件浇注时有杂质;

2、绝缘件环氧树脂有气泡,内部有气孔;

3、绝缘件表面没有清理干净;

4、吸附剂安装不对,粉尘粘在绝缘件上;

5、密封胶圈润滑硅脂油过多,温度高时融化掉在绝缘件上;

6、 绝缘件受潮 7、 气室内湿度过大,绝缘件表面腐蚀;

1、原材料进厂时严格控制质量 2、加工过程时控制工艺 3、零部件装配时清理清理 4、库房、过程管理,真空包装 主回路导体异常 1、导体表面有毛刺或凸起 2、导体表面没有擦拭干净 3、导体内部有杂质 4、导体端头过渡、连接部分倒角不好,导致电场不均匀;

5、屏蔽罩表面不光滑,对接口不齐;

6、螺栓表面不光滑,螺栓为内六角的,六角内毛刺关系不大,外表有毛刺时有害 7、导线、母线断头堵头面放电,一般为球断头 1、控制尖角、磕碰、毛刺、划伤 2、清洁度 罐体内部异常 1、罐体内部有凸起,焊缝不均匀;

2、盆式绝缘子与法兰面接触部分不正常 3、罐体内没有清洁干净 4、运动部件运动时可能脱落粉尘;

1、认真清理,打磨焊缝;

2、增加运动部件运动试验次数,增加磨合200次 3、所有打开部件必须严格处理;

电阻过大、发热,固定接触面面积过大 1、接触面不平整、凸起 2、接触面对口不平整、有凸起,接触不良 3、镀银面有局部腐蚀 4、螺栓紧固 1、打磨 2、涂防腐 3、按缩紧力矩要求把紧螺丝 插入式接触电阻大 1、触头弹簧装设不良;

2、插入式长度小,接触深度不够;

3、触头直径不合适,对接不好;

4、镀银腐蚀问题 导体本身电阻大 1、材质本身杂质超标;

2、焊接部分不均匀,有气孔 六氟化硫漏气 1、金属密封面表面有磕碰、划伤;

2、铸件针孔,损伤;

3、铝合金面时间长老化、腐蚀;

4、加工时表面擦出不足;

水分超标 1、 吸附剂安装不对 2、橡胶、绝缘子的气室可能会有烃气,用露点法仪器检测时,烃气干扰,导致测量误差;

3、抽真空不足;

4、存在空腔;

5、保管不够,环境影响;

6、部件受潮 1、运输、安装工艺 2、加吸附剂 3、抽真空尽量越低越好, 国标133Pa,工业上用50%,67Pa;

4、阴雨天湿度大不允许安装;

仅供参考