GIS-AE裝及運維培訓(xùn)課件-常見故障排查檢修

GIS故障檢修探討

遼寧鞍山供電公司山東泰開高壓開關(guān)GIS常見故障及檢修引言國內(nèi)外GIS設(shè)備的運行實踐證明，機械故障〔機構(gòu)拒分拒合，不儲能等〕、氣體泄漏〔密封面、焊縫、砂眼〕、內(nèi)部絕緣故障〔絕緣擊穿、閃絡(luò)；有異響〕是GIS設(shè)備三大常見故障，其中的內(nèi)部絕緣故障對電力系統(tǒng)產(chǎn)生后果尤為嚴重。但是，實踐也證明：GIS的運行可靠性至少不低于同樣規(guī)模的敞開式變電站。據(jù)不完全統(tǒng)計，國外GIS設(shè)備故障的平均故障率為0.1～0.5次/年·臺，即一個GIS設(shè)備10年內(nèi)發(fā)生故障的次數(shù)平均為1～5次，而且，近50%的故障發(fā)生在GIS設(shè)備交付日期后的一年之內(nèi)。內(nèi)絕緣故障檢修一、內(nèi)絕緣故障檢修由于GIS內(nèi)的空間極為有限，其中的工作場強往往很高，一旦GIS內(nèi)部存在絕緣性缺陷，極易發(fā)生設(shè)備故障，而且后果嚴重。在三大常見故障中，內(nèi)絕緣故障占總故障的比例最小，但造成的損失卻是最大的，同樣帶來的檢修工作量也是最大的，因此在此著重對這一方面進行探討。絕大局部內(nèi)絕緣故障都會產(chǎn)生局部放電，一般認為，GIS設(shè)備中放電使SF6氣體分解，嚴重影響電場分布，導(dǎo)致電場畸變，腐蝕絕緣材料，最終引發(fā)絕緣擊穿。GIS局部放電往往是絕緣性故障的先兆和表現(xiàn)形式，另外又造成了SF6氣體質(zhì)變，因此定期對GIS設(shè)備進行局部放電測試和SF6氣體分析以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的隱患，對于保證GIS設(shè)備的平安運行是很有必要的。GIS內(nèi)部故障檢修探討常見內(nèi)絕緣故障的形式：1、絕緣件外外表閃絡(luò)2、絕緣件內(nèi)部擊穿3、絕緣件受力損壞4、充氣缺乏導(dǎo)致放電5、導(dǎo)電金屬對地放電6、懸浮電位放電7、導(dǎo)電體接觸不良8、互感器匝層間擊穿9、SF6氣體質(zhì)量或GIS內(nèi)部零部件選材不當引起內(nèi)部故障缺陷類型絕緣故障比率（%）微粒及異物20主接觸頭接觸不良11屏蔽罩接觸不良18潮濕7高壓導(dǎo)體上的尖刺5絕緣子內(nèi)的缺陷10其它11各種缺陷類型所占的故障比率GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析1、SF6氣體分析進行GIS內(nèi)部故障檢測1.1、化學(xué)檢測法一些科研單位通過研究內(nèi)部絕緣材料的裂解機理和對各種故障實例進行統(tǒng)計分析后，提出SO2是SF6分解的特征組分，H2S是熱固型環(huán)樹脂分解的特征組分，CO是聚酯乙烯、絕緣紙和絕緣漆分解的特征分；進而選擇優(yōu)質(zhì)電化學(xué)傳感器，檢測SF6氣體中SO2、H2S和CO，不僅具有檢測方便，而且完全能準確檢出設(shè)備內(nèi)部故障。SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物的檢測方法有電化學(xué)、比色、色譜、電離和紅外等方法，但由于SF6電氣設(shè)備內(nèi)部氣體流動性很差，從排氣口流出少量氣體難以反映內(nèi)部氣體的真實濃度，只有流動檢測的電化學(xué)法和比色法較適合；但化學(xué)比色法的靈敏度低、，難以檢出潛伏性故障，較適用于故障部位的查找；電化學(xué)傳感器靈敏度高、穩(wěn)定性好、耗氣少，響應(yīng)快，適宜SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物的檢測。GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析1.2、SF6電氣設(shè)備常用的絕緣材料及其化學(xué)反響產(chǎn)物SF6電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣材料，包括SF6氣體和固體絕緣材料兩類。SF6氣體是所有SF6電氣設(shè)備共同的；而固體絕緣材料那么不同設(shè)備有所不同，主要有熱固形環(huán)氧樹脂、聚酯乙烯、聚四氟乙烯、絕緣紙和絕緣漆等。在斷路器中的固體絕緣材料有環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯；其它設(shè)備有除環(huán)氧樹脂外,還有聚酯乙烯、絕緣紙和絕緣漆。、氣體絕緣材料-SF6氣體SF6是由鹵族元素中最活潑的氟原子與硫原子結(jié)合而成，SF6在常溫常壓下非常穩(wěn)定，不發(fā)生任何反響，只有當溫度高于500℃時，六氟化硫氣體開始分解，700℃后才會明顯裂解，并與水分、氧氣、金屬蒸氣等材料發(fā)生反響；對斷路器而言，在正常開斷時，由于其具有很好的滅弧功能，因此，在1-2個周波內(nèi)，電弧便熄滅，絕大局部的分解產(chǎn)物又重新結(jié)合成穩(wěn)定的六氟化硫分子；其中極少數(shù)的分解物又會與氧氣、水汽和金屬發(fā)生化學(xué)反響，產(chǎn)生硫化物、氟化物和碳化物。GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析、固體絕緣材料(1)熱固形環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是多種大分子量的混合物，由C、H、O和N等元素構(gòu)成；其主要用于GIS中的盆式絕緣子、支柱絕緣子和斷路器、隔離刀閘及接地刀閘的絕緣拉桿。環(huán)氧樹脂，具有很好的絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在500℃以上時開始裂解，700℃后才會明顯裂解，主要產(chǎn)生SO2、H2S、CO、NO、NO2和少量低分子烴。(2)聚四氟乙烯聚四氟乙烯由C、F等元素組成，具有很好的絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，只有在500℃以上時才開始產(chǎn)生少量的CF4，700℃后才會明顯裂解,其主要用作斷路器中的滅弧室。(3)聚酯乙烯聚酯乙烯由C、H、O等元素組成,其主要用于互感器、變壓器匝絕緣和電容式套管的電容層材料，當溫度大于130℃時開始裂解，主要產(chǎn)生CO、CO2低分子烴、氫、和低分子烴。GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析(4)絕緣紙絕緣紙是碳水化合物，由C、H、O等元素組成,其主要用于互感器、變壓器匝絕緣和電變式套管的電容層材料，一般情況下當溫度大于125℃時開始裂解，主要產(chǎn)生CO、CO2和低分子烴。(5)絕緣漆為碳氫化合物，由C、H、O、N等元素組成，其浸附著在互感器、變壓器銅線外表，作為匝層間絕緣。一般情況下當溫度大于150℃時開始裂解，主要產(chǎn)生CO、CO2和NO2。GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析1.3、總結(jié)通過以上可以看出，在潛伏性缺陷或故障中GIS內(nèi)部的絕緣材料會有很多分解產(chǎn)物。但是我們也沒有必要對所有成分指標都進行檢測，SF6氣體中SO2、H2S和CO這三個指標就根本代表了SF6氣體的性質(zhì)變化，因此實際應(yīng)用中一般都是對這三個指標進行檢測進而判斷缺陷〔或故障〕開展的程度。SF6氣體分析應(yīng)用實例11.4、應(yīng)用分解產(chǎn)物診斷SF6電氣設(shè)備內(nèi)部故障的案例〔福州億龍電子科技SF6電氣設(shè)備分解產(chǎn)物檢測儀〕、德州天衢現(xiàn)場耐壓異常排查定位。2021年9月份，德州某新建變電站126kVGIS設(shè)備擴建完在進行耐壓時出現(xiàn)異常：連續(xù)三次耐壓分別在178、162、154KV跳閘，聽音辨位只能確定是在II段母線附近位置，該處有四個氣隔，如果不能確定是哪個氣隔的話很容易造成盲目解體。通過耐壓情況判斷：缺陷是絕緣件問題，三次耐壓放電肯定已造成SF6氣體的性質(zhì)變化。因此用氣體分析儀對四個氣室進行成分測試，測試結(jié)果為：1#氣隔為SO2-0.67,H2S-0.06,CO-20;2#氣隔為：SO2-0,H2S-0,CO-0.3;3#4#三個指標均為零。經(jīng)比照分析確定：1#氣隔為缺陷氣隔。經(jīng)解體檢查，發(fā)現(xiàn)一件絕緣子由于擴建時遺留有異物造成沿面閃絡(luò)。缺陷得以快速及時處理。SF6氣體分析應(yīng)用實例2、廣東某站設(shè)備雷擊故障排查2006年6月廣東某站110GIS因遭受雷擊造成GIS內(nèi)部故障進而導(dǎo)致事故跳閘，故障電流10余KA，經(jīng)搖絕緣試驗僅能斷定故障點在主母線上，但不能確定在哪個隔位。后采取SF6氣體分析，結(jié)果如下：1#氣隔為SO2-0.03,H2S-0,CO-9.6;2#氣隔為SO2-0.08,H2S-0,CO-5.7;3#氣隔為SO2-0.05,H2S-0,CO-9.3；4#氣隔為SO2-0.05,H2S-0,CO-7.7；5#氣隔為SO2-21.57,H2S-5.34,CO-32.6。經(jīng)比照分析確定：5#氣隔為故障氣隔。而后解體檢查，準確發(fā)現(xiàn)了雷擊損害故障點。GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析1.5、分解產(chǎn)物正常濃度表及檢修周期2007年國家發(fā)改委頒發(fā)實行的DL/T1054-2007“高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)監(jiān)督規(guī)程〞和2005年6月國網(wǎng)公司頒發(fā)的“十八項電網(wǎng)重大反事故措施〞都提出了開展SO2、H2S等分解產(chǎn)物含量的檢測。IEC60480-2004“六氟化硫電氣設(shè)備中氣體檢測和處理導(dǎo)那么及其再利用標準〞中提出了SO2、SOF2和HF的最大可接受的濃度。由于：1〕故障初期所產(chǎn)生的分解產(chǎn)物的濃度小。2〕F-03吸附劑能吸附分解產(chǎn)物。3〕預(yù)試周期長。因此，要檢出內(nèi)部早期故障就必須嚴格控制分解產(chǎn)物的濃度。福建、廣東和安徽都制定了監(jiān)督標準，根據(jù)對近萬臺設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)和70起故障實例進行統(tǒng)計分析后，提出了下表〔表1〕-分解產(chǎn)物濃度正常值：GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析1.5、分解產(chǎn)物正常濃度表表1設(shè)備種類分解產(chǎn)物濃度μl/L備注SO2+SOF2H2SCOHF斷路器

≤2.0≤1.0≤200≤1.0距最近一次跳閘時間在二周以后其它設(shè)備

≤1.0≤0.5≤200≤0.5GIS內(nèi)部故障查找手段-SF6氣體分析1.5、分解產(chǎn)物的檢修周期檢測周期建議按電壓等級劃分如下表2設(shè)備名稱檢測周期備注35kv及以下設(shè)備1）新設(shè)備投運半年內(nèi)測一次2）每2～3年測一次3）必要時必要時系指1）發(fā)生近區(qū)短路斷路器跳閘時2）受過電壓嚴重沖擊時3）設(shè)備有異常聲響、強烈電磁場時110～220kv設(shè)備1）新設(shè)備投運半年內(nèi)測一次2）每1～2年測一次3）必要時330～750kv設(shè)備1）新設(shè)備設(shè)運三個月內(nèi)測一次2）每年測一次3）必要時GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法2、GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法引言GIS中的局部放電會在其外殼上產(chǎn)生流動的電磁波，使接地線上有高頻放電脈沖電流流過，從而使外殼對地呈現(xiàn)高頻電壓并向周圍空間傳播。局部放電還會使通道氣體壓力驟增，在GIS內(nèi)部氣體中產(chǎn)生縱波或超聲波，并使金屬外殼上出現(xiàn)各種聲波。這些物理變化特征，可作為局部放電檢測信號的傳感對象。在此，著重介紹一下利用測量局部放電中產(chǎn)生的電信號〔電磁波〕原理的超高頻局放測試法。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法2.1、超高頻法2.1.1定義：超高頻法(ultra-highfrequency簡稱UHF)：利用GIS局部放電輻射出的超高頻電磁波信號進行檢測的一種方法。2.1.2原理：當GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電時，能鼓勵起1GHz以上的特高頻電磁波信號。由于GIS具有同軸諧振腔結(jié)構(gòu)，使得特高頻電磁波信號在GIS內(nèi)部傳播時衰減較小，因此可以方便的用特高頻探頭接收。由于GIS外殼良好的屏蔽作用，外部信號很難進入GIS內(nèi)部，即使少量的干擾信號進入GIS，其頻率也遠低于特高頻〔300~3000MHz〕的范圍，因此，在特高頻的范圍內(nèi)提取局部放電信號時，大大減少了外界干擾信號。同時本系統(tǒng)采用獨特的窗口式檢測方式，安裝檢測方便，靈敏度更高。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法2.1.3超高頻傳感器安裝類型：(a)內(nèi)置式：在GIS內(nèi)部安裝，一般在母線與分支交接處。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法(b)外置式：安裝在絕緣子外沿處〔便攜式〕。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法超高頻帶電檢測技術(shù)具有以下特點：〔1〕傳感器接收UHF頻段信號，避開了電網(wǎng)中主要電磁干擾的頻率，具有良好的抗電磁干擾能力。〔2〕根據(jù)電磁脈沖信號在GIS內(nèi)部傳播特點，利用傳感器接收信號的時差可進行故障定位?！?〕根據(jù)放電脈沖的波形特征和UHF信號的頻譜特征，可進行故障類型診斷?！?〕UHF傳感器的有效檢測范圍大，檢測點少、效率高，適用于自動在線監(jiān)測系統(tǒng)。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法實際應(yīng)用型式〔泰開〕：我公司和華北電力大學(xué)〔北京〕適時研制開發(fā)了TKHD-2000系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品有3種具體應(yīng)用型式：TKHD-2000型GIS在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。TKHD-2021型巡檢式GIS局部放電在線監(jiān)測裝置。TKHD-2021型便攜式GIS局部放電在線巡檢定位裝置。a)TKHD-2000型GIS在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)

該種應(yīng)用形式是將傳感器〔探頭〕事先預(yù)裝在GIS窗口上，配置專用監(jiān)測診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)24小時連續(xù)在線監(jiān)測與診斷。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法b)TKHD-2021型巡檢式GIS局部放電在線監(jiān)測裝置該種應(yīng)用形式是將傳感器〔探頭〕事先預(yù)裝在GIS窗口上，運行人員定期用專用信號監(jiān)測器在線監(jiān)測。GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法C)TKHD-2021型便攜式GIS局部放電在線巡檢定位裝置該種應(yīng)用形式是將傳感器〔探頭〕改裝成手持式，運行人員定期對GIS各部位進行在線定點監(jiān)測；采用2個手持式傳感器同時監(jiān)測可對局放信號進行定位，從而方便檢修。

GIS內(nèi)部故障查找手段-超高頻局放測試法、應(yīng)用TKHD-2021型便攜式GIS局部放電在線巡檢定位裝置診斷案例甘肅某站局放信號排查定位。2021年6月份，甘肅某站擴建安裝完畢投運時輔助進行了便攜式局部放電測試，使用的我公司研制的TKHD-2021型便攜式GIS局部放電測試儀，測試中發(fā)現(xiàn)有異常局放信號，測試圖形見以下圖。變電站平面布置圖局放測試實例分析根據(jù)圖形該放電在20ms的工頻周期內(nèi)，僅出現(xiàn)一次放電，與50Hz有很大的關(guān)聯(lián)性，說明確實存在局部放電信號，另外也符合“高電位尖角或低電位尖角放電〞特性，因此分析認為是內(nèi)部導(dǎo)體或外殼上存在尖角毛刺導(dǎo)致的放電。局放測試實例分析為進一步驗證該放電并確定位置，我們使用儀器進行了定位〔見右圖〕。根據(jù)定位，該位置處于城市線間隔母線筒內(nèi)B相附近。綜上所述，根本可以判斷在城市線間隔母線筒內(nèi)存在較輕微的毛刺放電。局放測試實例分析后經(jīng)解體排查，發(fā)現(xiàn)在中相導(dǎo)電桿表面上有裝配時刮擦起的金屬尖角毛刺一處，清理后恢復(fù)裝配，進行局放信號復(fù)測發(fā)現(xiàn)異常局放信號消除。其它故障分析與檢修1、密度控制器類故障1〕密度控制器發(fā)報警信號〔注：此壓力表帶溫度補償功能，其指示為20℃時值，所以可直接根據(jù)其讀數(shù)判斷。但應(yīng)注意防止密度控制器太陽直曬，否那么易產(chǎn)生誤判〕①檢查是否漏氣，根據(jù)漏氣情況具體處理；②檢查二次接線或二次元件是否有故障。補氣后如故障不能消除，應(yīng)從密度控制器、繼電器、接線及后續(xù)報警元件逐一查找。2〕密度控制器漏油，更換密度繼電器。3〕密度控制器指針不指示，更換密度繼電器。案例1：更換密控器密度控制器更換步驟：按帶電更換考慮1、將密控器接線座緊固螺釘撤除，取下插拔式接線座。2、將截止閥內(nèi)旋使密控器與氣管間氣路斷開。3、通過充放氣口緩慢的將密控器內(nèi)微量氣體排出，觀察密控器指針復(fù)零后應(yīng)無反彈，說明氣路已斷開，可撤除頂絲翻開連接面1更換密控器。否那么說明截止閥失效需停止排氣，旋回截止閥，同時緩慢將螺母〔3處〕松開5圈左右，掌握螺母不能旋下來同時又能使內(nèi)部頂針脫開。4、通過充放氣口緩慢的將密控器及氣管內(nèi)少量氣體排出，觀察密控器指針復(fù)零后應(yīng)無反彈，說明三相氣管與GIS已斷開，可更換密控器和新截止閥。接線座截止閥連接面充放氣口頂絲2、氣室漏氣1〕當SF6氣體壓力下降較快時，一般判斷為氣室漏氣?！驳珣?yīng)先排除密度控制器是否為太陽直曬造成的〕2〕焊接件質(zhì)量有問題，焊縫漏；3〕鑄件外表漏氣〔有針孔或砂眼〕；4〕密封圈老化或密封部位的螺栓、螺紋松動；5〕氣體管路連接處漏氣；6〕密度繼電器漏氣，應(yīng)予以更換。3、水份超標〔滲進水份〕1〕超標不嚴重，更換或枯燥SF6氣體；2〕超標嚴重，抽真空，更換或枯燥SF6氣體，并更換吸附劑4、二次元件燒壞:1〕原理有誤，如有錯誤，需更改原理并更換燒壞的元件；2〕接線有誤,如有錯誤，需更改接線并更換燒壞的元件；3〕元件質(zhì)量有問題,更換元件；4〕操作不當或其它意外情況所導(dǎo)致,分析并更換元件；5〕以上各項如有疑問，應(yīng)及時與我公司聯(lián)系。5、GCBCT26機構(gòu)拒合〔或合閘不到位〕：110GIS用1〕控制回路沒有接通，需檢查何處短路，例如線圈的接線端子處引線未壓緊而接觸不良等，查出問題后進行針對性處理。2〕輔助開關(guān)未轉(zhuǎn)換或接觸不良，要進行調(diào)整，并檢查輔助開關(guān)的觸點是否有燒傷，有燒傷要予以更換?！?0·調(diào)整〕3〕合閘線圈斷線或燒壞，應(yīng)更換。4〕合閘鐵芯卡住，應(yīng)檢查并進行調(diào)整。5〕合閘鐵芯上的摯子與合閘摯子的間隙過大，吸合到底時，合閘摯子仍不能解扣，調(diào)整此間隙；6〕電源壓降過小，合閘線圈端電壓達不到規(guī)定值〔最低操作電壓為85%額定電壓〕，此時應(yīng)調(diào)整電源并加粗。7〕凸輪軸上的離合器壞，卡住凸輪軸，須更換離合器。8〕機構(gòu)或本體有其它卡阻現(xiàn)象，要進行慢動作檢查或解體檢查，找出不靈活部位重新裝調(diào)。具體分析：※按合閘按鈕電磁鐵不動作，應(yīng)分別查電源-連接線-合閘回路的各電氣元件-電磁鐵?！春祥l按鈕電磁鐵動作，而儲能保持掣子不脫扣，應(yīng)先觀察合閘掣子是否為儲能保持掣子充分讓開空間，不能讓開說明合閘掣子有問題；※如已讓開而棘輪又未動說明棘輪未過中或棘輪與儲能保持掣子的摩擦轉(zhuǎn)角或摩擦力過大〔如儲能保持掣子的滾針軸承壞〕，可先更換儲能保持掣子或軸承試驗※如棘輪轉(zhuǎn)動過程中停止，應(yīng)為儲能軸卡滯或傳動卡滯?？筛鶕?jù)合閘的程度和具體情況逐一排除〔離合器-軸承-油緩沖-傳動拐臂-本體內(nèi)部件〕。6、拒分〔或分閘不到位〕：1〕控制回路沒有接通，檢查何處斷路，然后進行針對處理。2〕輔助開關(guān)未轉(zhuǎn)換或接觸不良，要進行調(diào)整，并檢查輔助開關(guān)的觸點是否有燒傷，有燒傷要予以更換。3〕分閘電磁鐵鐵心有卡滯現(xiàn)象，調(diào)整電磁鐵鐵心。4〕分閘電磁鐵頂桿與分閘摯子的間隙過大，鐵心吸合到底時，分閘摯子仍不能解扣，調(diào)整此間隙；5〕分閘回路參數(shù)配合不當，分閘線圈端電壓達不到規(guī)定數(shù)值〔不低于65%額定操作電壓〕，應(yīng)重新調(diào)整。6〕分閘線圈斷線或燒壞應(yīng)予以更換。7〕機構(gòu)或本體有其它卡阻現(xiàn)象，要進行慢動作檢查或解體檢查，找出不靈活部位重新裝調(diào)。具體分析：※按分閘按鈕電磁鐵不動作，應(yīng)分別查電源-連接線-分閘回路的各電氣元件-電磁鐵?！捶?/p>