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[摘 要]在新时期下的变电站构成设备中，GIS设备发挥着非常关键的作用。GIS设备的实际运行情况将会对变电站的顺利运行与工作效率产生极大的影响。所以，长期以来GIS设备的故障分析与解决一直都是变电站运行与维护行业的关注要点。对此，本文阐述了GIS设备的性能，对其常见故障进行了分类说明，并分析了出现这些故障的原因，最后还提出了针对性的解决措施。
[关键词]变电站；GIS；故障
中图分类号：TM67 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0018-01
近些年来，远距离输电得到了进一步的发展，变电站数量与分布持续增加。在此过程中，人们将GIS设备引入到变电站运行中，并将其当作是一项关键设备，以此来为其正常工作和效率提供保障。通常情况下，人们为保证GIS设备的安全性，常常会把GIS高压设备密封在金属外壳中，这就使得研究GIS设备的故障分析与处理工作的重要性就更加凸显了。
1 GIS设备性能
和过去人们常用的敞开式配电装置比较而言，GIS设备所占空间较小，而且在运输和维修方面的难度也比较小。从整体上看，GIS设备的优点主要包括：①所占空间小。就拿220kV变电站来说，它的GIS设备所占空间仅为一般设备所占面积的30%[1]。不仅如此，在电压等级逐渐升高时它所占面积还会逐渐减小；②②GIS设备带电元件都会被金属外壳围绕，极少会受到外界的影响，而且有着较好的抗震能力；③GIS设备所用材料质量高，加工工艺好，还引进了多种技术，因此其能耗和出现故障的几率低，维修成本少[2]。
在GIS设备的应用范围越来越大的同时，人们对其优点了解的越来越多，不论是西方国家还是我国，都有很多商家开始了这一设备的生产工作。当前，国内GIS设备的制造商家大都来自于东北、上海以及西安等地区[3]。而西方国家的制造商家则都是一些大型企业，例如西门子、东芝等。
2 GIS设备常见故障分析
2.1 故障分类
以和一般设备故障的差异性为标准划分，GIS设备故障通常包括两方面。其一为常规操作机构故障，其二为特有故障。而GIS设备的故障出现时间大都集中在正式投入工作的初期阶段（一般为第一年），研究资料显示常规设备的故障率是它的5倍或2.5倍。其中，常规操作机构主要有断流器操作机构、电动操作机构以及电动弹簧操作机构等多个部分。而这些机构的频发故障总结起来可以概括为：电动合闸无法发挥作用、大范围停电等。而特有故障则通常包括SF6气体泄漏、含水量偏高以及构成要件出现故障等。
2.2 特有故障
所处环境的差异会使得SF6气体具有多样化的物理化学特点。例如，处在常温环境下，纯净SF6气体的特征主要表现为：无色、无味以及不易燃烧等。而在化学特征方面，则是化学性质较为稳定。不仅如此，当外界压力高达0.29MPa后，该气体的绝缘性和灭弧能力将会骤然提升，甚至是空气的一百倍左右。受某一部分的放电以及火花等因素的作用，SF6气体可以分解出具有较强毒性的二氧化硫气体、氟化氢气体等，这将会为相关工作者造成极大的不安全隐患[5]。所分解出的气体会对人的眼睛、皮肤产生较大的刺激，有时甚至还会造成人员的晕厥、窒息等，所以必须要特别注意。
当GIS设备内部构件出现故障通常集中在开关、断路器以及互感器等方面。特别是盆型绝缘子和隔离开关，研究资料显示这两部分的故障次数约为总故障的50%，所以在运行维修过程中必须要做好检测工作。
2.3 故障原因分析
GIS设备的正常运行主要包括四个环节，分别为设计、生产、安装以及运行，笔者将分别从这四个环节入手进行深入的故障分析。
（1）在设计环节出现故障的最关键因素就是设计结构或元件绝缘裕度的选用不够科学。就拿绝缘子而言，如果它的使用场强参数设计的不够科学，那么极有可能会产生故障。通常情况下，绝缘子的场强要尽可能保持在不高于6kV/mm的范围，如果高于这一数值，那么在经过了长时间的使用之后绝缘子将会出现闪络放电情况，甚至还会出现击穿。
（2）对于GIS设备整体故障而言，生产环节是故障发生和管控的重要阶段，所以必须要做好这一阶段的把关工作。不仅需要根据相关设计原则完成生产，还要采用高质量的材质，保证并生产工艺的准确性和规范性。
（3）GIS设备装配阶段，需要特别注意禁止出现违规行为，还要保证零件的整齐、正确装配以及协调配合。此外，还要保障车间的卫生整洁，以免GIS设备内部由于金属微粒等多种杂物而产生故障。
（4）GIS设备正式运转过程中，可能会因为一些违规行为或其他外界因素而造成接地开关短路情况，进而导致故障的产生。所以，在维修和管理时必须要根据已有操作流程和要求进行，同时还要做好设备的防护工作。
3 故障处理措施
3.1 及时处理措施
为预防SF6气体出现泄露，应事先于室内底部开设通风口，还要安装相应的报警装置。如果SF6气体出现了泄漏，那么就要打开通风口进行排风，同时还要发出警报，以免气体分散到主控室。在此过程中需需要特别注意的一点就是气体尚未排泄结束时不允许人员随意进入。通常情况下，SF6气体发生泄漏之后需要进行20分钟以上的排放时间，当室内含氧量达标后方才允许人员进入。其次，如果SF6氣体含水量在某一数值之上，那么就要通过气体处理车来过滤并干燥气体了。再者，如果发生了内部放电故障，那么就要加大对GIS设备材质的质量把关了，同时还要保证各个零部件的干净和卫生。最后，如果出现了隔离开关故障，那么一般可从两方面着手。一方面，做好设计工作，杜绝由于结构设计的不科学性而产生故障。另一方面，做好隔离开关的温度检测和按时工作，还要注意元件的及时更换，以免由于开关老化而产生故障。
3.2 日常维护与管理
上述已经提到，GIS设备的故障通常产生在正式开始运转的初期阶段，所以做好这一时期的维护、巡检以及维修工作非常必要。该设备的巡检维修工作通常涉及有：①查看关健元件指示器及闭锁位置，触头接触有没有出现异常；②各类指示灯和检测仪表能否工作；③GIS设备有没有发生气体泄漏，绝缘件是否应进行更换。这些故障可以比较直观的借助眼睛发现，除此之外还要做好GIS设备含水量、空气微粒等内容的检测和清洁工作。GIS设备检修主要包括两种，一种是小修，另一种是大修。其中，前者的周期通常为三年到五年，且范围主要局限在压力表和温度计的校准，老化部件、吸附剂的调换等上。而后者的周期则通常是八年到十年，且内容涉及到了磨损件、绝缘部件以及插头的调换工作，同时还有GIS室中SF6气体的分解物和各种微粒的清洁工作。
4 结束语
在GIS设备使用领域与作用持续增大的背景下，如果出现了故障，那么人们将会面临深重的损失。不仅如此，人们的安全问题也将受到威胁。本文阐述了GIS设备故障的主要原因，还给出了多个可行的处理措施，以此来为实际工作提供一定的理论借鉴。
参考文献
[1] 沈志伟.220kV变电站内GIS设备常见故障分析及处理[J].中国电业（技术版），2012（10）：24-26.
[2] 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（22）：183-184.
[3] 刘强.5OOkV变电站GIS故障预防及相应故障分析[J].科技信息，2012（06）：400.
[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：自然科学版，2011（12）：181.110032.
[关键词]变电站；GIS；故障
中图分类号：TM67 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0018-01
近些年来，远距离输电得到了进一步的发展，变电站数量与分布持续增加。在此过程中，人们将GIS设备引入到变电站运行中，并将其当作是一项关键设备，以此来为其正常工作和效率提供保障。通常情况下，人们为保证GIS设备的安全性，常常会把GIS高压设备密封在金属外壳中，这就使得研究GIS设备的故障分析与处理工作的重要性就更加凸显了。
1 GIS设备性能
和过去人们常用的敞开式配电装置比较而言，GIS设备所占空间较小，而且在运输和维修方面的难度也比较小。从整体上看，GIS设备的优点主要包括：①所占空间小。就拿220kV变电站来说，它的GIS设备所占空间仅为一般设备所占面积的30%[1]。不仅如此，在电压等级逐渐升高时它所占面积还会逐渐减小；②②GIS设备带电元件都会被金属外壳围绕，极少会受到外界的影响，而且有着较好的抗震能力；③GIS设备所用材料质量高，加工工艺好，还引进了多种技术，因此其能耗和出现故障的几率低，维修成本少[2]。
在GIS设备的应用范围越来越大的同时，人们对其优点了解的越来越多，不论是西方国家还是我国，都有很多商家开始了这一设备的生产工作。当前，国内GIS设备的制造商家大都来自于东北、上海以及西安等地区[3]。而西方国家的制造商家则都是一些大型企业，例如西门子、东芝等。
2 GIS设备常见故障分析
2.1 故障分类
以和一般设备故障的差异性为标准划分，GIS设备故障通常包括两方面。其一为常规操作机构故障，其二为特有故障。而GIS设备的故障出现时间大都集中在正式投入工作的初期阶段（一般为第一年），研究资料显示常规设备的故障率是它的5倍或2.5倍。其中，常规操作机构主要有断流器操作机构、电动操作机构以及电动弹簧操作机构等多个部分。而这些机构的频发故障总结起来可以概括为：电动合闸无法发挥作用、大范围停电等。而特有故障则通常包括SF6气体泄漏、含水量偏高以及构成要件出现故障等。
2.2 特有故障
所处环境的差异会使得SF6气体具有多样化的物理化学特点。例如，处在常温环境下，纯净SF6气体的特征主要表现为：无色、无味以及不易燃烧等。而在化学特征方面，则是化学性质较为稳定。不仅如此，当外界压力高达0.29MPa后，该气体的绝缘性和灭弧能力将会骤然提升，甚至是空气的一百倍左右。受某一部分的放电以及火花等因素的作用，SF6气体可以分解出具有较强毒性的二氧化硫气体、氟化氢气体等，这将会为相关工作者造成极大的不安全隐患[5]。所分解出的气体会对人的眼睛、皮肤产生较大的刺激，有时甚至还会造成人员的晕厥、窒息等，所以必须要特别注意。
当GIS设备内部构件出现故障通常集中在开关、断路器以及互感器等方面。特别是盆型绝缘子和隔离开关，研究资料显示这两部分的故障次数约为总故障的50%，所以在运行维修过程中必须要做好检测工作。
2.3 故障原因分析
GIS设备的正常运行主要包括四个环节，分别为设计、生产、安装以及运行，笔者将分别从这四个环节入手进行深入的故障分析。
（1）在设计环节出现故障的最关键因素就是设计结构或元件绝缘裕度的选用不够科学。就拿绝缘子而言，如果它的使用场强参数设计的不够科学，那么极有可能会产生故障。通常情况下，绝缘子的场强要尽可能保持在不高于6kV/mm的范围，如果高于这一数值，那么在经过了长时间的使用之后绝缘子将会出现闪络放电情况，甚至还会出现击穿。
（2）对于GIS设备整体故障而言，生产环节是故障发生和管控的重要阶段，所以必须要做好这一阶段的把关工作。不仅需要根据相关设计原则完成生产，还要采用高质量的材质，保证并生产工艺的准确性和规范性。
（3）GIS设备装配阶段，需要特别注意禁止出现违规行为，还要保证零件的整齐、正确装配以及协调配合。此外，还要保障车间的卫生整洁，以免GIS设备内部由于金属微粒等多种杂物而产生故障。
（4）GIS设备正式运转过程中，可能会因为一些违规行为或其他外界因素而造成接地开关短路情况，进而导致故障的产生。所以，在维修和管理时必须要根据已有操作流程和要求进行，同时还要做好设备的防护工作。
3 故障处理措施
3.1 及时处理措施
为预防SF6气体出现泄露，应事先于室内底部开设通风口，还要安装相应的报警装置。如果SF6气体出现了泄漏，那么就要打开通风口进行排风，同时还要发出警报，以免气体分散到主控室。在此过程中需需要特别注意的一点就是气体尚未排泄结束时不允许人员随意进入。通常情况下，SF6气体发生泄漏之后需要进行20分钟以上的排放时间，当室内含氧量达标后方才允许人员进入。其次，如果SF6氣体含水量在某一数值之上，那么就要通过气体处理车来过滤并干燥气体了。再者，如果发生了内部放电故障，那么就要加大对GIS设备材质的质量把关了，同时还要保证各个零部件的干净和卫生。最后，如果出现了隔离开关故障，那么一般可从两方面着手。一方面，做好设计工作，杜绝由于结构设计的不科学性而产生故障。另一方面，做好隔离开关的温度检测和按时工作，还要注意元件的及时更换，以免由于开关老化而产生故障。
3.2 日常维护与管理
上述已经提到，GIS设备的故障通常产生在正式开始运转的初期阶段，所以做好这一时期的维护、巡检以及维修工作非常必要。该设备的巡检维修工作通常涉及有：①查看关健元件指示器及闭锁位置，触头接触有没有出现异常；②各类指示灯和检测仪表能否工作；③GIS设备有没有发生气体泄漏，绝缘件是否应进行更换。这些故障可以比较直观的借助眼睛发现，除此之外还要做好GIS设备含水量、空气微粒等内容的检测和清洁工作。GIS设备检修主要包括两种，一种是小修，另一种是大修。其中，前者的周期通常为三年到五年，且范围主要局限在压力表和温度计的校准，老化部件、吸附剂的调换等上。而后者的周期则通常是八年到十年，且内容涉及到了磨损件、绝缘部件以及插头的调换工作，同时还有GIS室中SF6气体的分解物和各种微粒的清洁工作。
4 结束语
在GIS设备使用领域与作用持续增大的背景下，如果出现了故障，那么人们将会面临深重的损失。不仅如此，人们的安全问题也将受到威胁。本文阐述了GIS设备故障的主要原因，还给出了多个可行的处理措施，以此来为实际工作提供一定的理论借鉴。
参考文献
[1] 沈志伟.220kV变电站内GIS设备常见故障分析及处理[J].中国电业（技术版），2012（10）：24-26.
[2] 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（22）：183-184.
[3] 刘强.5OOkV变电站GIS故障预防及相应故障分析[J].科技信息，2012（06）：400.
[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：自然科学版，2011（12）：181.110032.