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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500KVGIS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GB-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
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