冯伟
国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司 内蒙古 通辽 028000
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，GIS设备具有占地面积少，维护间隔长，可靠稳定性强等特点，广泛应用于发电厂、变电站等高压输配电系统，是电力系统中的重要设备。GIS设备故障，将严重威胁发电厂和变电站的安全可靠运行，影响正常供电。对于电网较为薄弱的区域，甚至造成电网事故，大面积停电等恶劣事故发生。主要论述一起500kVGIS断路器内部放电引起异常跳闸故障的检查处理及分析过程，并针对性提出运维建议。
关键词：GIS设备；金属颗粒聚集；内部放电；环境控制；局放检测
引言
随着电子产业的发展，断路器的应用范围也在逐渐扩大，但是断路器越级跳闸会带来较为严重的后果，一般情况下会出现大面积停电现象，影响着人民的生产生活和设备的安全运行等，严重时还会发生人身伤亡及安全生产事故，因此必须要加强对其的运行维护尤其重要。相关专业工作人员必须要充分认识到问题的严重性，对断路器越级跳闸故障原因进行进一步分析，以此保证设备在发生越级跳闸故障时，可以有针对性的进行预控和处理，从源头上避免次生故障的再发生。
1断路器在变电站中的主要功能
随着GIS高压断路器技术的断发展，其技术有效降低了用电风险，同时也提升了用电交通。通常情况下GIS高压断路器都是在一个负荷较大环境中得以应用，其所具备的欠电压保护功能在业界得到了认可。但如果GIS高压断路器内部构造或者运行状态一旦出现故障,则所产生的影响会非常严重。断路器是变电站的重要组成装置，其主要功能在于：（1）接通或断开高压电路的空载和负荷电流，提高变电站整体的运行秩序性；（2）系统处于异常运行状态时，可协调好保护装置和自动装置的工作关系，断路器及时分闸，于短时间内切断故障电流，将不良影响降到最小。由此表明，断路器的正常使用对于变电站的稳定运行而言具有积极作用，而对于断路器拒分这一普遍性问题，需明确故障的具体成因，采取可行的解决办法，使其可快速完成故障隔离操作，在短时间内使电力系统恢复正常运行状态。
2500kV?GIS断路器异常跳闸故障的分析与处理
2.1故障原因分析
根据故障断路器运行情况、保护动作情况、故障录波、断路器C相开盖检查情况综合分析判断，本次断路器跳闸是由于C相故障侧断口下端均压电容均压帽对下部壳体电弧放电导致。GIS内部放电主要包括：自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电等。多数放电故障发生在设备投产后的1～3a内，此时放电故障大多是由悬浮导体、表面毛刺或绝缘件表面附着颗粒等缺陷造成的，一般可通过完善交接验收及预防性试验起到预防作用。随着设备运行时间增加，到GIS运行中期，内部放电故障则主要是绝缘件表面的缺陷（如污秽、表面电荷积聚、附着金属微粒）引起的。但本次断路器故障情况较为特殊，其运行近7a，期间无故障记录，现场检查绝缘件表面无明显脏污及颗粒附着，绝缘件完好无异常。通过现场分析及开盖检查结果判断，此次断路器内部放电原因应为断路器C相内存在金属离子细微颗粒，运行中细微颗粒振落在壳体底部。断路器多次开合以及气室充排气过程中引起气室内压力波动及SF6气体流动，将细微金属颗粒聚集在气室端头底部气流死角区域，并形成一定的规模，此区域正位于均压电容均压帽下方。在断路器合闸对线路充电时，C相气室断口均压电容下方含有金属离子的细微颗粒受到交变电磁场作用上下跳动产生悬浮电位放电，造成局部SF6气体分解绝缘强度降低，形成对壳体放电通道发生电弧放电。
为验证金属颗粒在均压电容器均压帽下方聚集的判断，对故障断路器C相故障处对侧进行开盖检查，发现均压帽底部有轻微颗粒物聚集的情况。对B相断路器进行开盖检查，在靠近充排气口一侧均压电容均压帽底部发现絮状物及颗粒物聚集情况，对侧均压电容均压帽底部发现颗粒物，但聚集情况并不明显。可以推测，该型断路器均压电容器均压帽底部颗粒物及絮状物聚集可能为普遍存在的现象，与气室内颗粒物及絮状物的多少有关，同时气室充排气及断路器分合闸操作对颗粒物及絮状物的聚集均有作用，充排气对聚集作用的影响可能更强，其中导电颗粒物聚集量的多少对故障的发生与否起到至关重要的作用。
2.2若部分线圈无法变更为水平布置的方式
除上述的标识方法外，还可调整两套独立保护动作的启动时间差。若存在故障，则随即启动主I保护，并及时发出跳闸命令，以便断路器可顺利完成跳闸动作；以故障发生时间为基准，将主II保护的该动作发生时间向后延迟20ms（根据规律，约98%的断路器分闸时间普遍达到20ms-30ms，因此取20ms），使断路器跳闸。在采取该改进措施后，即便分闸线圈二次线极性接反，断路器也依然可以有序运行，从而避免拒分问题。主I保护功能无异常状况并且主分回路完整时，在出现故障后将使主I保护随即作出响应，发出跳闸命令，使断路器分闸。若主I保护无法正常运行，此时得益于主II保护的延时特性（即发出跳闸命令的时间在故障后的20ms左右），也能够发出跳闸命令，经副分线圈后使断路器跳闸。当然，此改进机制虽然可行，但其涉及到的要点较多，总体来看复杂度较高，因此后续依然需作进一步的验证与调整，降低其冗余程度。
2.3联系运维人员修复故障
该系统的设计中经常会出现负荷过大的情况，按照具体的设计理念，在出现负荷过大的情况时，系统中主变保护中的热保护设备会做出相应的动作，但是在发生故障后，相关设备并没有进行运动，反而出现了越级跳闸的情况，继而导致部分地区出现突然停电的情况，在经过了运维人员的具体检查后确定了故障断路器的位置，不仅如此，在实际检查的过程中发现了该系统内部的大部分线路老化问题过于严重，因此将对该配电室内部的线路进行全面的更换，此外将故障断路器停用，转为检修处理，继而针对控制电压电源过低、电气设备接触等问题进行更进一步的分析，具体明确故障原因，并且进行记录，以此有效避免再次发生同类型故障。在确定了具体的故障原因，且对故障设备进行更换后，还要进一步对修复后的线路进行验证，对所有负荷开关，对所有设备进行绝缘测试都没有发生异常，根据具体的检查结果可以判断，不会再出现断路器跳闸故障，也不会因为负荷过大引起越级跳闸。本文案例中，发生越级跳闸故障的设备，在第一时间对故障进行了处理，并且在事后认真分析了造成故障的主要原因，得到了故障问题在于配电线路老化、设备接触不良，为了不再发生此类故障，因此在将线路进行全面的更换后，线路就可以进行正常的工作。需要注意的是，设备运维单位为了进一步查明原因，还按照相应的图纸内容对开关型号进行核对，将一些不符合图纸和实际应用情况的设备进行了全面的更换。由此可知，线路老化问题如果过于严重，就会引起断路器越级跳闸，因此供电企业需要对日常维护保养工作引起注意，一旦发生故障问题，要对线路进行全面的更换。
结语
本次故障是由断路器机构箱电缆孔封堵不严，进入异物造成短路引起的，间接反映了变电站运行维护管理上存在的问题。为确保变电站安全可靠运行，针对本次事故暴露出的问题，应加强对变电站设备的日常巡视检查和维护，及时发现和处理缺陷。
参考文献
［1］李志伟.变电站GIS设备安装与调试技术［J］.中国高新科技，2017，（18）：42-44.
［2］史贤悦，王杰.GIS设备在电力系统中的应用及状态检修［J］.测试工具与解决方案，2019，（24）：94-95.