代志东
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【摘要】随着电网设备技术日新月异，智能变电站的普及应用，以及土地资源越来越稀缺，GIS封闭式组合电器得到了广泛应用。但由于其自身的特点，一次设备密封在密闭的金属罐体内，母线内部发生故障时很难发现故障点，对运维人员检查和事故处理带来很大的难度。本文以220kVXX变电站双母线接线的母线为例，通过对母线发生故障时故障气室的查找和分析，确定故障气室所在的位置，并提出相应处理方法，提高运维人员应对封闭式母线内部故障时的现场处理能力，以便适应GIS组合电器不断广泛应用新形势需要。
【关键词】封闭式母线故障 查找方法 故障处理
【引言】GIS封闭式组合电器由多个密闭气室构成，各个气室的SF6气体由盆式绝缘子相互隔绝。组合电器与常规敞开布置设备不同，电气及绝缘部位均封闭在气室内部，内部故障不能用肉眼直接观察到内部情况，而外部的现象有时又不明显；仅通过外部检查发现故障的气室较难，有些故障甚至不能通过外部检查发现。尤其是在故障情况下，运行人员不能仅按照常规变电站检查方法查找故障点。本文针对双母线接线的GIS特点，通过继电保护动作分析、一次设备外观检查，确定故障点所在气室，然后分别采取相应的处理方法，以供运维人员参考。
当母线发生故障时，现场运行人员应保持冷静，按照母线事故处理的流程，有序进行处理。首先应检查故障母线上的所有开关是否跳闸，有拒动的开关应尽快隔离，拉开失电的开关；有主变过负荷和失去中性点时还应向调度申请转移负荷和中性点，恢复厂（站）用电电源等。然后再详细检查相关的一、二次设备，确定故障点所在气室，再根据故障气室所在的位置，采取正确的的处理方法。
1故障气室的查找方法
1.1 对相关继电保护及自动装置检查与分析，确定故障点所在的气室
（1）检查、记录继电保护动作情况，分析故障所在范围。由于220kVGIS组合电器开关两侧均装有电流互感器，开关线路侧或主变侧CT接入母线差动保护回路，开关母线侧CT接入线路保护（或主变差动保护）回路；110kVGIS组合电器与常规变电站相同，仅在开关靠线路或主变侧装有电流互感器，因此保护动作后故障点的查找、分析略有不同。
220kV母线故障保护分析：
a）单一某条母线保护动作，故障范围在该母线上所连开关的线路、主变侧CT和母联开关运行母线侧CT至母线范围内。
b)如果母线保护动作的同时线路保护也动作，则故障范围在该线路两侧CT之间的线路断路器气室。
c）如果母线保护动作的同时主变差动保护也动作，则故障范围在该主变高侧开关两侧CT之间的主变断路器气室。
d）母联断路器I母侧CT接入II母差动保护回路，II母侧CT接入I母差动保护回路，I母差动、II母差动同时动作，则故障范围在母联开关两侧CT之间的母联断路器气室。如图一所示
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110kV母线故障保护分析：
a）单一某条母线保护动作，故障范围在各间隔开关CT至母线范围内部。
b）母线保护动作，随后主变中后备保护又动作的复合故障，则故障范围在开关与主变中压侧CT之间。
c）110kVⅠ母差动动作，紧接着母联保护（死区保护）动作，110kVⅠ、Ⅱ开关全跳的复合故障，则故障范围在母联开关与CT之间。
（2）保护动作后，检查对应的开关是否已分闸。如果保护动作而开关未跳闸，有可能断路器气室压力降低至闭锁压力值以下，闭锁开关分闸。此时拒动开关可能因气室气压降低，导致内部绝缘下降而发生故障。
（3）母线发生故障时，一定有很大的电流流过故障点，相邻的线路或主变后备保护有启动信号发出，故障录波器也会启动，如果母差保护动作的同时，相邻线路或主变后备保护、故障录波器未启动，且无故障波形，则母差保护有误动的可能。
1.2 对故障母线GIS设备外部进行检查，根据现象判断故障所在气室
（1）检查是否有SF6气压降低报警信号或闭锁信号。正常运行时各气室的SF6密度继电器可以监视其压力。当气压降低时，SF6密度继电器补气信号或闭锁信号接点接通，点亮汇控柜上的报警信号或闭锁信号光子牌，并传至后台监控。收到信号后，首先要对该间隔各气室进行检查，确定故障气室。由于SF6气体主要起着绝缘和灭弧作用，当气压降低到一定的程度，内部绝缘不能满足要求而发生短路；同时内部发生故障也会造成气室漏气，使气室压力进一步降低。如图二所示
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（2）检查连接片和接地扁铁的连接部位是否有放电、电弧灼伤痕迹。单相接地故障在中性点直接接地电网中所占比例最高，发生接地故障时，较大的接地电流将通过GIS设备外壳→气室之间的连接片→接地扁铁→接地网，最后经大地流回变压器中性点。在连接片和接地扁铁连接部位发生放电、电弧灼伤痕迹，在设备外壳可能有熏黑痕迹，该气室或相邻气室内部故障的可能性极大。如图三所示
（3）检查盆式绝缘子密封是否良好，有无损伤痕迹。盆式绝缘子是内部导体连接部位，由于生产、安装、检修质量原因，连接部位会发热，烧伤盆式绝缘子，使绝缘受到破坏，造成短路，短路形成的电弧又会进一步烧伤盆式绝缘子,严重时还会造成盆式绝缘子密封破坏、漏气。
（4）检查是否有SF6气体在电弧作用下分解出的白色物质。SF6气体正常时是一种无色、无味、无毒的气体，但在电弧作用下会分解出白色的金属氟化物和硫的低化物。发生故障时这些白色物质从损坏的盆式绝缘子和连接法兰部位溢出，有观察孔的GIS设备，可发现观察孔内表面附着有白色物质。
（5）检查外壳有无发热，可用手背触摸故障停运设备外壳或红外测温仪检测是否与其他设备温度一致，检查伸缩节有无油漆变色、脱落。GIS设备内部发生短路，会对设备外壳产生电弧灼伤，使外壳发热，严重时还会使外壳表面油漆变色，脱落。由于伸缩节是组合电器最薄弱的部位，故障现象最为明显，严重时甚至会开裂漏气。
（6）检查有无异味，GIS内部故障一般都有气体泄漏，且漏出的气体含有刺激性物质，异味明显的区域可能是故障发生区域。
1.3 对经一、二次设备检查和分析
在不能确定故障气室时，此时，运行人员不能盲目操作，禁止盲目倒母，否则，有可能造成事故扩大。此时应经专业检修人员进行检测或按照调度命令通过试送电方式查找故障点，确定故障气室位置后再进行处理。
2故障气室确定后，根据故障气室所在的位置不同，分别采取相应的处理方法
⑴故障气室在母线及母线PT上时，将母线转冷备用进行隔离，把无故障的线路或主变冷倒至运行母线（母线侧刀闸必须先拉后合）。
⑵故障气室在线路或主变回路的断路器气室时，先将故障线路或主变转冷备用进行隔离，再投入充电压板，用母联开关对母线充电正常后，退出充电压板，最后对无故障的线路或主变恢复供电。
⑶故障气室在某出线或主变间隔母线侧刀闸气室时，除将该线路或主变转冷备用外，该母线也应一并转冷备用进行隔离，其他确认无故障的线路或主变回路冷倒至运行母线。
⑷故障气室在母联断路器气室，将母联间隔转冷备用进行隔离后，按照调度命令，用外来电源分别对两条母线充电，充电正常后，对确认无故障的线路或主变恢复供电（先调整母差保护为分列运行方式）。
⑸若为母差保护误动，值班人员应排除非故障原因引起，并确认该母线上的所有断路器均已跳闸，再向调度申请退出母线差差动保护，由外部电源对母线试送或用母联开关充电，成功后恢复停电线路和主变的运行。
3 GIS封闭式母线事故处理的注意事项
GIS封闭式母线发生故障时，除了要遵循母线事故处理的一般原则外，同时还要注意一下几点。
⑴由于GIS设备内部绝缘是通过气室内部的SF6气体实现的，与常规设备通过空气绝缘不同，故障点不是某一点，只要拉开隔离开关便可以隔离故障，GIS设备内部故障是某个气室；由于气室内部故障后，气室的SF6气体分解、泄漏、溢出，绝缘强度降低，甚至遭到破坏；则故障气室两端均不能带电运行。如故障点在母线侧隔离开关气室内时，除该回路要进行隔离外，所连接的母线也要一并隔离，不得恢复运行。
⑵查找故障点的方法应采取综合检查、分析，除通过保护及自动装置检查、分析，还应对一次设备外观进行详细检查，对查找和分析找不到故障点时，此时应经专业检修人员进行检测或按照调度命令通过试送电方式查找，防止因故障未隔离而盲目倒母造成事故扩大。
⑶无故障线路冷倒至正常母线时，母线侧刀闸必须先拉后合，因为该回路故障母线侧刀闸就连在故障母线上，如果该刀闸未拉开，此时去合运行的母线刀闸，则通过运行母线刀闸向故障点送电，不仅会造成事故扩大，甚至还会对人身、设备造成严重伤害。
⑷查找和处理事故时应做好人身安全防护，防止因SF6气体泄漏造成伤害。主要危害有两点：一是由于SF6气体比空气重很多，泄漏出的气体聚集在地面低洼处，使地面空气中的含氧量降低，容易造成工作人员缺氧窒息；二是SF6气体在电弧的作用下会分解出氢氟酸、金属氟化无和硫的低化物等剧毒物质，对人体有强烈的刺激和毒害作用。因此，GIS设备发生大量气体泄漏或爆炸，人员应迅速撤离现场。室内设备还应开启排风机进行排风，未佩戴正压式空气呼吸器和防护服的人员禁止进入上述范围，须经过15分钟排风，对SF6气体含量检测合格，含氧量检测不低于18％时才可进入，并有人监护。
4结束语
总之，GIS封闭式母线发生故障，首先在做好安全措施及个人防护后，运用外观检查、保护分析方法，确定故障气室位置，分别采取不同的处理方法。禁止未发现故障气室而盲目倒母，将有可能故障的设备倒至运行母线，造成事故扩大。尽量避免GIS封闭式开关设备在运行、事故处理方面存在的缺点，提高运行人员处理GIS封闭式母线事故的能力，保证GIS设备发生事故时，运行人员能正确有序进行事故分析、检查和处理，确保电网及时恢复供电。
参考文献：
[1]艾新法. 变电站异常运行处理及反事故演习[M]. 中国电力出版社, 2009.
[2]邹俭.变电运行操作技能必读[M].北京:中国电力出版社,2001.
[3] 华北电网有限公司安全监察部.《国家电网公司电力安全工作规程(变电部分)》条文导学[M]. 中国电力出版社, 2010.