(泰安泰山高压开关有限公司 山东泰安 271000)
摘要：作为电力系统的重要构成，GIS高压开关设备运行状况的重要性不言而喻。基于此，本研究主要针对GIS高压开关设备故障的危害进行分析；并结合GIS高压开关设备的特征，分析在电力系统中应用GIS高压开关设备故障检测装置的必要性；最后从可行检测技术方法方面、故障检测原理方面、设备故障检测流程方面以及设备故障检测实例分析方面，细化阐述GIS高压开关设备故障检测装置，以期为GIS高压开关设备的运行管理提供良好的支持。
关键词：GIS；高压开关设备；故障检测
前言：近年来，随着用电量的持续增加，人们对电力系统运行安全性、稳定性的要求也随之升高。GIS高压开关设备作为电力系统的基本构成，其主要提供绝缘保护、输电管理等多项功能。当GIS高压开关设备出现故障时，系统运行状况可能会受到一定影响。GIS高压开关设备故障检测装置是一种以保障GIS开关设备正常运行为目标的自动装置，因此，分析这一装置的原理、检测流程及应用效果具有一定必要性。
一、GIS高压开关设备故障的危害
作为电力系统的重要构成，GIS高压开关设备可为系统运行提供良好的支持。在系统运行过程中，GIS高压开关设备故障的危害体现为：第一，影响设备绝缘性能。GIS高压开关设备主要由绝缘防护及输电等多部分结构组成[1]。当设备出现故障时，其绝缘性能将受到一定影响。GIS高压开关设备绝缘性能的变化，容易为故障检测、处理工作带来极大困难。第二，干扰系统运行稳定性。GIS高压开关设备故障形成后，设备无法为系统提供良好的保护功能。受GIS高压开关设备支配的支路极易出现断电故障，如未及时发现并进行处理，电力系统的运行稳定性、安全性将受到极大影响。
二、运用GIS高压开关设备故障检测装置的必要性
与其他开关设备相比，GIS高压开关设备的特殊性在于：这类设备处于气体绝缘、封闭状态[2]。当设备发生故障后，其封闭、绝缘状态，对故障处理、维修工程形成了一定的限制。而GIS高压开关设备故障检测装置的应用，则可实现对GIS高压开关设备运行状况的自动检测。设备运行期间，故障检测装置可及时、准确地发现GIS设备的异常问题，进而为后续原因分析、故障处理提供良好的支持。
三、GIS高压开关设备故障检测装置分析
这里主要从以下几方面入手，针对GIS高压开关设备故障检测装置进行分析和研究：
（一）可行检测技术方面
在GIS高压开关设备管理中，可检出设备故障问题的技术主要包含以下几种：第一，红外测温检测技术。GIS高压开关设备运行期间，当设备受罐体涡流、局部接触不良、绝缘元件性能下降等因素影响而出现过热故障时，高压开关设备的故障均伴有发热特征。经红外测温技术进行监测，可准确定位故障部位，并结合故障的位置判断其原因，进而为设备维修提供可靠支持。第二，局部放电检测技术。这种检测方法主要适用于GIS高压开关的电绝缘故障。当设备出现分合闸不到位、放电尖端、绝缘件表面有异物等情况时，可能会出现电绝缘故障，故障部位可产生不同程度的局部放电现象。以局部放电检测技术进行在线监测时，可准确识别由GIS设备绝缘异常放电形成的高频电磁波信号。第三，超声波检测技术。这种检测方法的检测原理与局部放电检测存在共通之处：当GIS高压开关发生绝缘故障时，设备多伴局部放电现象，同时形成异常超声波信号。利用超声波检测技术针对这类技术进行检测时，该技术可依据高压开关是否伴超声波信号，而判断出其发生绝缘故障的风险。与其他检测技术相比，超声波检测技术的优势在于：其抗干扰能力强，检测结果的准确性较高。第四，气体成分检测技术。该技术主要针对GIS高压开关故障时可能形成的HF、SO2、SOF2等相关特征气体，评估GIS高压开关的运行质量。该检测方法的理论支持为：GIS高压开关出现过热故障或放电故障时，内部SF6气体会在异常故障及水分的影响下，发生水解反应，生成一系列特征气体。相对于其他检测技术而言，气体成分检测技术的优势为：该技术的检测范围较广，其对设备过热故障、放电故障，均具备良好的识别价值。
（二）检测原理方面
鉴于GIS高压开关故障自动检测的重要意义，引入自动检测装置具有一定必要性。根据GIS高压开关的特征及故障检测要求，可将自动故障检测装置的检测原理设计为：在自动故障检测装置与GIS高压开关之间建立连接后，由自动故障检测装置持续、动态收集GIS高压开关的运行数据，并针对所收集数据进行深入分析。一旦发现GIS高压开关的数据信息不符合设备正常运行特征，立即启动故障响应机制，通过适宜途径报警，以便相关人员及时进行检修。
（三）检测流程方面
为了确保GIS高压开关故障的及时、有效检出，可利用自动故障检测装置按照如下流程，开展各类常见故障的自动化检测：第一，GIS高压开关监测量与监测方法选择。由运维人员根据GIS高压开关的运维管理及检测需要，预先选择高压开关设备的监测量及对应监测方法。例如，为了减少GIS高压开关过热故障的发生，可于自动故障检测装置的控制部分，将监测量设置为特殊气体成分，并运行气体成分检测模式。第二，数据采集及储存。启动自动故障检测装置后，该装置可自动收集GIS高压开关形成的相关运行数据。第三，数据传输。采集到原始数据信息后，经信号传输途径将来自GIS高压开关的数据信息传输至主控室数据处理部分，由数据处理核心进行自动处理。第四，数据处理。在这一环节中，检测系统可自动将GIS高压开关产生的运行数据与专家库中的数据信息进行比对，筛查出同类型故障数据。如未发现与专家库中数据相符的故障数据，则重新转入数据采集与分析流程，此时，自动故障检测装置无异常。而当通过对比评估风险故障数据后，自动故障检测装置可迅速响应，并发出警报。第五，故障分析。检测人员根据自动故障检测装置提供的故障类型信息，开展故障分析与检修，尽量于最短时间内，完成GIS高压开关设备故障问题的处理与优化。
（四）实例分析方面
与人工故障检测、检修模式相比，自动故障检测装置的自动化检测模式，可为检修人员带来极大的便捷。某电力系统针对GIS高压开关应用GIS高压开关故障检测装置开展检测后，发现异常声音问题，其检测与处理流程如下：
第一，故障表现。GIS高压开关故障检测装置的监测量、监测方法分别设置为超声波、超声波检测技术。自动故障检测装置运行期间，突发警报，显示GIS开关内部存在异常声音信号。第二，故障原因分析。于停电状态下，针对GIS高压开关设备进行细化检查，检查至设备底部时，发现绝缘件表面有轻微的树枝状的放电痕迹，扩散方向由带电导体部位向壳体部位发散。根据上述信息，判断GIS高压开关故障是由绝缘件表面异物引起。第三，故障处理。根据上述故障表现及原因分析结果，采取如下模式进行处理：清理放电导体的放电点，去掉突起毛刺，更换新绝缘元件并清理故障部位，做的无异物。针对GIS高压开关进行上述处理后，再次启用自动故障检测装置进行检测，经超声波检测技术检测后，GIS高压开关无异常声信号出现，这一现象提示上述分析与GIS高压开关的实际故障类型相符，且故障处理方法切实有效。
结论：综上所述，运用自动故障检测装置开展GIS高压开关故障检测具有一定现实意义。为了减少设备故障带来的不良影响，可参照GIS高压开关设备的特征及常见故障类型，合理设计自动GIS高压开关故障检测装置，借助装置的自动检测作用，保障其安全、稳定运行。此外，还可结合自动故障检测装置的应用效果，进一步优化其自动检测流程，以此为电力系统运行提供良好支持。
参考文献：
[1]孙蕊,周华.高压开关设备机械试验中的故障诊断分析[J].科技视界,2020(02):72-74.
[2]金霄平.GIS高压电气设备抗震性能试验研究[J].工程技术研究,2019,4(20):141-142.
[3]董军利.高压开关电器设备常见故障及其处理措施探究[J].低碳世界,2018(10):137-138.
作者简介：曹西良（1985.09.02）；性别：男，籍贯：山东省新泰市，学历：本科，现有职称：中级工程师；研究方向：GIS、电气工程。