变电站GIS设备的故障诊断与维护

变电站GIS设备的故障诊断与维护

摘要：变电站中随着GIS设备的大量应用，其故障诊断与检修水平将决定变电站的运行水平和质量。一旦某些设备出现了故障问题，那么就会影响到变电站的安

全运行。因此，在电网建设推进的大背景下，做好变电站GIS设备的故障检修非

常重要。为此，本文从实践出发总结了一些GIS设备的常见故障，探讨了这些故

障产生的原因，并就此分享了一些故障检修方法，重点探讨了断路器和互感设备

的检修问题，希望可以借此为从业者提供参考，促进变电检修工作水平不断提升。

关键词：500KV；变电站；GIS设备；故障诊断；维护

导言

在电力系统中，GIS设备主要是指sF6封闭式组合电器，它将一座变电站中

除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、

避雷器、接地开关、母线、电缆终端、进出线套管等元件进行优化设计，按电气

主接线的要求，依次连接组合成一个有序的整体。因此GIS设备对于电力系统的

正常运行具有十分重要的意义。

1.GIS设备

GIS设备全称为：气体绝缘全封闭组合电器，顾名思义此类设备不是单一设备，而是由若干电气设备组成。其中主要包括的电气设备有：GIS用断路器、隔

离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、接地开关、母线、出线终端等附件

设备。为了保障设备的绝缘性能，其设备内部会充入sF6气体，作为灭弧介质。

常规用途中根据其使用环境的电压等级不同，其设备的具体应用类型以及名称也

有所不同。例如其母线直接裸露，断路器设备多为瓷柱或罐式类型的，一般应用

的设备为空气绝缘的配电设备也称之为AIS，此外还存在H-GIS。

GIS设备的应用优点：GIS设备自诞生以来，便获得了广泛的应用和认可。此

类设备在运行的过程中，能够适应较为复杂的环境。当前在世界范围内的应用极广，随着当前电网的规模逐渐扩大，用电户逐渐增多。在此现状下，GIS设备不

仅应用在普通的高压线路中，其中在超高压以及特高压的电力线路中的应用也较

多[1]。GIS设备在应用的过程中，具备安装简单、可靠性高、占地面积小、安全

性高、维护量小、全封闭，带电设备不裸露，受地理位置的限制少等优势。例如GIS设备在220kV变电站的应用中，其占地面积约为常规设备占地面积的30%左右，极大的缩小了占地面积，因此其对于地理环境因素的适应性较好。并且由于

其设备外壳为金属构造的全封闭固件，使其拥有良好的稳定性。对于其内部的带

电设备也达到了良好的防护作用，对于维护人员的人身安全也起到了保护的作用。

2.GIS设备运行主要故障

2.1断路器主要故障及原因

GIS设备在正常运行过程中，断路器可能出现合闸动作无法完成与分闸动作

无法完成的故障。其中，引发合闸动作无法完成的主要原因有如下几点：（1）

电源停止供应合闸所需电能。（2）受到控制回路的影响。（3）弹簧机构没有储

存足量的能量，致使部分合闸动作难以完成，导致断路器无法动作。（4）sF6气

体压力下降低于闭锁值，造成断路器拒动。

引发分闸动作难以完成的主要原因有以下几点：（1）电源中断了对分闸动

作所需电能的供应。（2）控制回路出现故障。（3）断路器部分接点存在转换不

良或是接触不良的问题。（4）sF6气体压力降低至一定程度，便有可能造成断路

器被闭锁。

2.2GIS设备电流互感器存在的问题

电流互感器存在的主要问题是，在运行过程中GIS设备电流互感器变比可能

出现一定偏差。通过实验发现，引发这一问题的主要原因是500kV变电站某一线

路电流互感器存在异常。也正因如此，使得测试最终结果与正确数值之间存在较

为明显的偏差，且误差值不低于10。若再对其原因进行深入分析，可得出电流互

感设备存在的主要问题有如下几点：一是电流互感设备于常规运行状态中，屏蔽

罩临近开关的一侧需与GIS外壳之间形成接触，同时与线路另外一个外壳之间呈

绝缘的状态，于该状态中，并未形成回路。但在实际运行时，若电流互感器所用

的屏蔽罩某一段发生松动，便可能同外壳之间形成连接，进而形成呈闭合状态的

回路。第二，若外壳与屏蔽罩之间形成了回路，二次绕组所具有的感应磁通便会

于屏蔽罩当中生成呈反向的电流，借此对产生的一次电流形成抵消。若将一次导

体电流值设为I，并将屏蔽罩所形成的反向电流设定为Ie，处于这一状态下，便

相当于该过程中只能感觉到一次电流的存在，该电流值便是I=I1-Ie。此时，便容

易发生变比增加的状况。而导致屏蔽罩出现松动的主要原因是制造商生产电流互

感器时，在组装环节当中，如绕组以及绕组之间的组建等部分零部件的尺寸并没

有完全达到要求，或是同标准规格之间存在一定误差，虽然暂时不影响其使用，

但存在一定隐患。二是工作人员安装、或是维修人员更换过程中，工作人员与维

修人员并未完全按照标准实施安装，使得安装效果同标准效果之间存在一定误差，进而在运行后导致问题的出现。

3.GIS设备故障具体处理方式

3.1综合设计，制定科学合理的诊断方案

GIS设备故障诊断工作的开展离不开科学合理的诊断方案，因此设备运维管

理单位应综合考虑各方面的影响因素，从而确保GIS设备故障诊断方案的科学性、可行性以及经济性。在制定GIS设备故障诊断方案时可以从以下几个方面着手：

第一，耐压试验技术，这主要应用在GIS设备安装之前的质量监测环节，对GIS

设备进行耐压试验可以保证GIS设备在运输和安装环节的质量水平。第二，放电

检测技术，GIS设备内部出现放电的情况会造成一定程度的绝缘损坏，进而引发GIS设备故障，因此应高度重视GIS设备内部放电现象，通过应用放电检测技术

来确保设备的绝缘性能，进而可以对GIS设备故障进行准确的诊断。第三，采用

科学的诊断模式，应根据GIS设备的实际情况来选择最佳的故障诊断模式，这样

不仅可以提高GIS设备故障诊断工作的效率，而且还可以通过故障检测算法和分

析决策算法来提高GIS设备故障诊断的精确性。第四，强化GIS设备的现象观察，这主要是工作人员应定期按时进行巡视，密切观察GIS设备运行过程中出现的各

种状况，例如出现冒烟、产生焦味以及噪音过大等情况，这样技术人员可以根据

这些具体的现象来对GIS设备故障进行一个大致的判断，进而可以缩小故障位置

锁定的范围，从而提高GIS设备故障排除工作的效率。

3.2强化GIS设备功能要素的诊断

设备运维管理单位还可以通过强化GIS设备功能要素诊断来提高故障排除工

作的质量和效率水平，这就需要设备运维管理单位密切关注GIS设备以下几个功

能要素：首先，数据要素，这主要是应安排专业人员对GIS设备数据进行实时的

收集处理，并且还应对数据信息进行对比，从而可以通过设备出现的异常数据信

息来判断GIS设备的故障类型，以便于及时采取针对性的应对措施。其次，服务

要素，应重点对电力系统的服务器信号进行严格的检测，并且还应对服务器的信

号数据信息进行收集，同时操作人员还应定时收集分析数据，而且还应对各种数