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摘要：本文通过一次GIS异响和振动故障的处理，介绍了该次故障中通过超声波局部放电检测、红外测温、振动测试、气体组分测试等一系列检测手段来确定故障类型，并在设备解体检修时发现设备安装时留下的故障隐患的过程。为同类故障的发现、定位、处理提供了经验，为GIS设备的安全稳定运行和状态检修提供了重要依据。
关键词：GIS ;振动异响 ; 故障分析处理
1 引言
GIS设备在运行的过程中，其导体和外壳都有自身的振动频率，在正常情况下，其自身的振动和声音都在正常的范围内，当GIS内部有缺陷时，就会导致异常振动或异音的出现，如果缺陷不消除，可能会导致GIS内部附件脱落或出现悬浮电位引起GIS内部放电，甚至GIS爆炸的发生。
2 故障的发现及分析
2.1 故障的发现
2012年6月15日，某500kV变电站运行人员在特巡时发现500kV GIS#2母线东端A相有异常声音发出，鉴于当时设备负荷不大，声音也不明显，决定对该部位进行跟踪检查。
在跟踪检查过程中，值班员发现该部位异音明显增大，并出现了持续不断的“嗡嗡”声，类似于主变正常运行声音，触摸时有振动感。值班员用手机对该异响进行了录音，并逐级汇报。
2.2故障的原因分析
现场检修人员会同厂家人员进行现场带电检测与分析工作，对异音可能存在的部位依次进行了力矩测试、红外测温测试、局部放电测试、振动与噪声分析测试、SF6气体组分及微水含量测试，检测结果表明：外部各连接螺栓无明显松动，力矩值正常;GIS设备红外测温数值正常;SF6气体组分及微水含量数值正常;局放试验中，无数据超标现象，但是，在靠近异音处（振动中心处）位置，局放试验数值明显高于正常部位;振动与噪声分析测试也验证了局放试验中推断的异音处（振动中心处）。
1、利用便携式超声局放测量仪对相关部位进行巡查。
巡查时发现异响三通筒体处显示异常，测量结果如下：连续测量模式下，有效值为30mV，周期内峰值为150mV，50Hz 频率分量为0， 100Hz 频率分量为5mV。相位模式下，测量结果如下图所示
对比某275kV GIS 断路器屏蔽罩松动时测得的结果暨典型的机械振动情况下的波形，可以推断该处设备存在机械振动现象。
2、利用SF6 气体成分分析仪测量该处气室内气体成分。测量结果显示该气室气体纯度为99.98%，CO、SO2、HF 等气体含量均为0。
3、利用紅外测温仪对设备表面温度进行测量。测量结果为32～34℃，处于正常范围。
由以上测量结果可以判断，设备不存在绝缘件局放、尖端放电、异物等现象，可能的原因是屏蔽罩松动产生振动。该处结构如下图所示：
4、筒体振动情况测量。使用振动分析仪对图5中的8 个测点进行测量，结果如表所示。
测量结果显示，II 母A 相端部（测点3）处振动幅值最大，相邻母线的振动幅值呈递减趋势，隔离开关动端（测点1）及相邻母线（测点8）处振动幅值很小;可见异响部位筒体存在振动，最大幅值谱对应的频率分别为300Hz、500Hz、600Hz、1700Hz，不存在100Hz 的频率，同时振动幅值很小（最大55.7μm），可以排除共振现象，也即导电杆不存在100Hz 附近的固有频率。
针对上述测量结果，提出以下结论：
（1）设备Ⅱ母A 相端头处存在异常声响，本站共有六处相同结构，其余五处均无声响，根据理论计算和实测结果，可以判断未出现共振现象，导电杆结构设计是合理的。
（2）根据局放测试结果，可排除绝缘件、尖端、异物等放电的可能性;比较可能的原因是内部屏蔽罩松动，振动产生异响。
3 故障处理
对该站500kV #2母线进行停电处理，将涉及的气室进行抽真空处理。对#2母A 相端头处进行了解体检查。具体情况如下：
（1）解体检查#2母A 相端头上下端屏蔽罩。
（2）发现问题：
1）下端屏蔽过渡块上M16 钢丝螺套尾端丝扣损坏，螺栓拆掉后端部螺纹损坏。拆出屏蔽和过渡块后，在外部恢复此处螺栓装配发现螺栓端头被钢丝螺套顶住。
2）固定下部屏蔽的M16 螺栓没有划力矩线，经校核发现力矩未达到要求的110N.M，力矩扳手转动60°后达到要求值。上端屏蔽罩有力矩线，且校核力矩合格。
3）下端屏蔽罩与平垫、屏蔽罩与过渡块接触部位均有磨损现象。而上端屏蔽罩此两处无磨损现象。将发到现场的新屏蔽罩装配，上110N.M 力矩，拆出后比较发现其紧固痕迹与上端屏蔽罩相似，无磨损现象。
（3） 检查此处L 型导体，用手用力晃动导体无松动现象，且用内窥镜观察导体与盆式绝缘子固定处螺栓力矩线无任何异常，此处螺栓无松动现象。说明L 型导体无松动。
（4）根据以上磨损现象，可以得出下端屏蔽罩在电站运行过程中的确有松动现象，导致磨损严重。
4 结束语
从上面的实例可以看出，该故障由螺纹孔钢丝螺套尾端翘起，顶住螺栓端头，导致螺栓未达到力矩要求，使弹簧垫圈未能压紧，从而使屏蔽罩松动，在电动力作用下，屏蔽罩振动，发出异响，并引起导体、筒体振动。在组合电器的安装过程中应加强对该类故障的重视，避免类似故障发生。该异响和振动故障的发现、分析、处理过程采取了超声局放、红外测温、气体组分、振动测试等多种带电检测手段，为GIS设备的带电检测和状态检修提供了有力的参考依据。
关键词：GIS ;振动异响 ; 故障分析处理
1 引言
GIS设备在运行的过程中，其导体和外壳都有自身的振动频率，在正常情况下，其自身的振动和声音都在正常的范围内，当GIS内部有缺陷时，就会导致异常振动或异音的出现，如果缺陷不消除，可能会导致GIS内部附件脱落或出现悬浮电位引起GIS内部放电，甚至GIS爆炸的发生。
2 故障的发现及分析
2.1 故障的发现
2012年6月15日，某500kV变电站运行人员在特巡时发现500kV GIS#2母线东端A相有异常声音发出，鉴于当时设备负荷不大，声音也不明显，决定对该部位进行跟踪检查。
在跟踪检查过程中，值班员发现该部位异音明显增大，并出现了持续不断的“嗡嗡”声，类似于主变正常运行声音，触摸时有振动感。值班员用手机对该异响进行了录音，并逐级汇报。
2.2故障的原因分析
现场检修人员会同厂家人员进行现场带电检测与分析工作，对异音可能存在的部位依次进行了力矩测试、红外测温测试、局部放电测试、振动与噪声分析测试、SF6气体组分及微水含量测试，检测结果表明：外部各连接螺栓无明显松动，力矩值正常;GIS设备红外测温数值正常;SF6气体组分及微水含量数值正常;局放试验中，无数据超标现象，但是，在靠近异音处（振动中心处）位置，局放试验数值明显高于正常部位;振动与噪声分析测试也验证了局放试验中推断的异音处（振动中心处）。
1、利用便携式超声局放测量仪对相关部位进行巡查。
巡查时发现异响三通筒体处显示异常，测量结果如下：连续测量模式下，有效值为30mV，周期内峰值为150mV，50Hz 频率分量为0， 100Hz 频率分量为5mV。相位模式下，测量结果如下图所示
对比某275kV GIS 断路器屏蔽罩松动时测得的结果暨典型的机械振动情况下的波形，可以推断该处设备存在机械振动现象。
2、利用SF6 气体成分分析仪测量该处气室内气体成分。测量结果显示该气室气体纯度为99.98%，CO、SO2、HF 等气体含量均为0。
3、利用紅外测温仪对设备表面温度进行测量。测量结果为32～34℃，处于正常范围。
由以上测量结果可以判断，设备不存在绝缘件局放、尖端放电、异物等现象，可能的原因是屏蔽罩松动产生振动。该处结构如下图所示：
4、筒体振动情况测量。使用振动分析仪对图5中的8 个测点进行测量，结果如表所示。
测量结果显示，II 母A 相端部（测点3）处振动幅值最大，相邻母线的振动幅值呈递减趋势，隔离开关动端（测点1）及相邻母线（测点8）处振动幅值很小;可见异响部位筒体存在振动，最大幅值谱对应的频率分别为300Hz、500Hz、600Hz、1700Hz，不存在100Hz 的频率，同时振动幅值很小（最大55.7μm），可以排除共振现象，也即导电杆不存在100Hz 附近的固有频率。
针对上述测量结果，提出以下结论：
（1）设备Ⅱ母A 相端头处存在异常声响，本站共有六处相同结构，其余五处均无声响，根据理论计算和实测结果，可以判断未出现共振现象，导电杆结构设计是合理的。
（2）根据局放测试结果，可排除绝缘件、尖端、异物等放电的可能性;比较可能的原因是内部屏蔽罩松动，振动产生异响。
3 故障处理
对该站500kV #2母线进行停电处理，将涉及的气室进行抽真空处理。对#2母A 相端头处进行了解体检查。具体情况如下：
（1）解体检查#2母A 相端头上下端屏蔽罩。
（2）发现问题：
1）下端屏蔽过渡块上M16 钢丝螺套尾端丝扣损坏，螺栓拆掉后端部螺纹损坏。拆出屏蔽和过渡块后，在外部恢复此处螺栓装配发现螺栓端头被钢丝螺套顶住。
2）固定下部屏蔽的M16 螺栓没有划力矩线，经校核发现力矩未达到要求的110N.M，力矩扳手转动60°后达到要求值。上端屏蔽罩有力矩线，且校核力矩合格。
3）下端屏蔽罩与平垫、屏蔽罩与过渡块接触部位均有磨损现象。而上端屏蔽罩此两处无磨损现象。将发到现场的新屏蔽罩装配，上110N.M 力矩，拆出后比较发现其紧固痕迹与上端屏蔽罩相似，无磨损现象。
（3） 检查此处L 型导体，用手用力晃动导体无松动现象，且用内窥镜观察导体与盆式绝缘子固定处螺栓力矩线无任何异常，此处螺栓无松动现象。说明L 型导体无松动。
（4）根据以上磨损现象，可以得出下端屏蔽罩在电站运行过程中的确有松动现象，导致磨损严重。
4 结束语
从上面的实例可以看出，该故障由螺纹孔钢丝螺套尾端翘起，顶住螺栓端头，导致螺栓未达到力矩要求，使弹簧垫圈未能压紧，从而使屏蔽罩松动，在电动力作用下，屏蔽罩振动，发出异响，并引起导体、筒体振动。在组合电器的安装过程中应加强对该类故障的重视，避免类似故障发生。该异响和振动故障的发现、分析、处理过程采取了超声局放、红外测温、气体组分、振动测试等多种带电检测手段，为GIS设备的带电检测和状态检修提供了有力的参考依据。
参考文献
[1] 黎斌. SF6高压电器设计 [M]. 北京：机械工业出版社，2003.
[2] DL/T 993-2010 输变电设备状态检修试验规程[S].
[3] 帅军庆.电网设备状态检测技术应用典型案例[M].中国电力出版社，2012.
[4] 钱勇，黄成军，江秀臣，肖燕，佐玉华.GIS中局部放电在线监测现状及发展[J].高压电器，2004（06）.