AE装及运维培训课件-常见故障排查检修

GIS故障检修探讨

辽宁鞍山供电公司山东泰开高压开关GIS常见故障及检修引言国内外GIS设备的运行实践证明，机械故障〔机构拒分拒合，不储能等〕、气体泄漏〔密封面、焊缝、砂眼〕、内部绝缘故障〔绝缘击穿、闪络；有异响〕是GIS设备三大常见故障，其中的内部绝缘故障对电力系统产生后果尤为严重。但是，实践也证明：GIS的运行可靠性至少不低于同样规模的敞开式变电站。据不完全统计，国外GIS设备故障的平均故障率为0.1～0.5次/年·台，即一个GIS设备10年内发生故障的次数平均为1～5次，而且，近50%的故障发生在GIS设备交付日期后的一年之内。内绝缘故障检修一、内绝缘故障检修由于GIS内的空间极为有限，其中的工作场强往往很高，一旦GIS内部存在绝缘性缺陷，极易发生设备故障，而且后果严重。在三大常见故障中，内绝缘故障占总故障的比例最小，但造成的损失却是最大的，同样带来的检修工作量也是最大的，因此在此着重对这一方面进行探讨。绝大局部内绝缘故障都会产生局部放电，一般认为，GIS设备中放电使SF6气体分解，严重影响电场分布，导致电场畸变，腐蚀绝缘材料，最终引发绝缘击穿。GIS局部放电往往是绝缘性故障的先兆和表现形式，另外又造成了SF6气体质变，因此定期对GIS设备进行局部放电测试和SF6气体分析以及早发现设备中存在的隐患，对于保证GIS设备的平安运行是很有必要的。GIS内部故障检修探讨常见内绝缘故障的形式：1、绝缘件外外表闪络2、绝缘件内部击穿3、绝缘件受力损坏4、充气缺乏导致放电5、导电金属对地放电6、悬浮电位放电7、导电体接触不良8、互感器匝层间击穿9、SF6气体质量或GIS内部零部件选材不当引起内部故障缺陷类型绝缘故障比率（%）微粒及异物20主接触头接触不良11屏蔽罩接触不良18潮湿7高压导体上的尖刺5绝缘子内的缺陷10其它11各种缺陷类型所占的故障比率GIS内部故障查找手段-SF6气体分析1、SF6气体分析进行GIS内部故障检测1.1、化学检测法一些科研单位通过研究内部绝缘材料的裂解机理和对各种故障实例进行统计分析后，提出SO2是SF6分解的特征组分，H2S是热固型环树脂分解的特征组分，CO是聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆分解的特征分；进而选择优质电化学传感器，检测SF6气体中SO2、H2S和CO，不仅具有检测方便，而且完全能准确检出设备内部故障。SF6电气设备分解产物的检测方法有电化学、比色、色谱、电离和红外等方法，但由于SF6电气设备内部气体流动性很差，从排气口流出少量气体难以反映内部气体的真实浓度，只有流动检测的电化学法和比色法较适合；但化学比色法的灵敏度低、，难以检出潜伏性故障，较适用于故障部位的查找；电化学传感器灵敏度高、稳定性好、耗气少，响应快，适宜SF6电气设备分解产物的检测。GIS内部故障查找手段-SF6气体分析1.2、SF6电气设备常用的绝缘材料及其化学反响产物SF6电气设备内部绝缘材料，包括SF6气体和固体绝缘材料两类。SF6气体是所有SF6电气设备共同的；而固体绝缘材料那么不同设备有所不同，主要有热固形环氧树脂、聚酯乙烯、聚四氟乙烯、绝缘纸和绝缘漆等。在断路器中的固体绝缘材料有环氧树脂和聚四氟乙烯；其它设备有除环氧树脂外,还有聚酯乙烯、绝缘纸和绝缘漆。、气体绝缘材料-SF6气体SF6是由卤族元素中最活泼的氟原子与硫原子结合而成，SF6在常温常压下非常稳定，不发生任何反响，只有当温度高于500℃时，六氟化硫气体开始分解，700℃后才会明显裂解，并与水分、氧气、金属蒸气等材料发生反响；对断路器而言，在正常开断时，由于其具有很好的灭弧功能，因此，在1-2个周波内，电弧便熄灭，绝大局部的分解产物又重新结合成稳定的六氟化硫分子；其中极少数的分解物又会与氧气、水汽和金属发生化学反响，产生硫化物、氟化物和碳化物。GIS内部故障查找手段-SF6气体分析、固体绝缘材料(1)热固形环氧树脂环氧树脂是多种大分子量的混合物，由C、H、O和N等元素构成；其主要用于GIS中的盆式绝缘子、支柱绝缘子和断路器、隔离刀闸及接地刀闸的绝缘拉杆。环氧树脂，具有很好的绝缘性能和化学稳定性，在500℃以上时开始裂解，700℃后才会明显裂解，主要产生SO2、H2S、CO、NO、NO2和少量低分子烃。(2)聚四氟乙烯聚四氟乙烯由C、F等元素组成，具有很好的绝缘性能和化学稳定性，只有在500℃以上时才开始产生少量的CF4，700℃后才会明显裂解,其主要用作断路器中的灭弧室。(3)聚酯乙烯聚酯乙烯由C、H、O等元素组成,其主要用于互感器、变压器匝绝缘和电容式套管的电容层材料，当温度大于130℃时开始裂解，主要产生CO、CO2低分子烃、氢、和低分子烃。GIS内部故障查找手段-SF6气体分析(4)绝缘纸绝缘纸是碳水化合物，由C、H、O等元素组成,其主要用于互感器、变压器匝绝缘和电变式套管的电容层材料，一般情况下当温度大于125℃时开始裂解，主要产生CO、CO2和低分子烃。(5)绝缘漆为碳氢化合物，由C、H、O、N等元素组成，其浸附着在互感器、变压器铜线外表，作为匝层间绝缘。一般情况下当温度大于150℃时开始裂解，主要产生CO、CO2和NO2。GIS内部故障查找手段-SF6气体分析1.3、总结通过以上可以看出，在潜伏性缺陷或故障中GIS内部的绝缘材料会有很多分解产物。但是我们也没有必要对所有成分指标都进行检测，SF6气体中SO2、H2S和CO这三个指标就根本代表了SF6气体的性质变化，因此实际应用中一般都是对这三个指标进行检测进而判断缺陷〔或故障〕开展的程度。SF6气体分析应用实例11.4、应用分解产物诊断SF6电气设备内部故障的案例〔福州亿龙电子科技SF6电气设备分解产物检测仪〕、德州天衢现场耐压异常排查定位。2021年9月份，德州某新建变电站126kVGIS设备扩建完在进行耐压时出现异常：连续三次耐压分别在178、162、154KV跳闸，听音辨位只能确定是在II段母线附近位置，该处有四个气隔，如果不能确定是哪个气隔的话很容易造成盲目解体。通过耐压情况判断：缺陷是绝缘件问题，三次耐压放电肯定已造成SF6气体的性质变化。因此用气体分析仪对四个气室进行成分测试，测试结果为：1#气隔为SO2-0.67,H2S-0.06,CO-20;2#气隔为：SO2-0,H2S-0,CO-0.3;3#4#三个指标均为零。经比照分析确定：1#气隔为缺陷气隔。经解体检查，发现一件绝缘子由于扩建时遗留有异物造成沿面闪络。缺陷得以快速及时处理。SF6气体分析应用实例2、广东某站设备雷击故障排查2006年6月广东某站110GIS因遭受雷击造成GIS内部故障进而导致事故跳闸，故障电流10余KA，经摇绝缘试验仅能断定故障点在主母线上，但不能确定在哪个隔位。后采取SF6气体分析，结果如下：1#气隔为SO2-0.03,H2S-0,CO-9.6;2#气隔为SO2-0.08,H2S-0,CO-5.7;3#气隔为SO2-0.05,H2S-0,CO-9.3；4#气隔为SO2-0.05,H2S-0,CO-7.7；5#气隔为SO2-21.57,H2S-5.34,CO-32.6。经比照分析确定：5#气隔为故障气隔。而后解体检查，准确发现了雷击损害故障点。GIS内部故障查找手段-SF6气体分析GIS内部故障查找手段-SF6气体分析1.5、分解产物正常浓度表表1设备种类分解产物浓度μl/L备注SO2+SOF2H2SCOHF断路器

≤2.0≤1.0≤200≤1.0距最近一次跳闸时间在二周以后其它设备

≤1.0≤0.5≤200≤0.5GIS内部故障查找手段-SF6气体分析1.5、分解产物的检修周期检测周期建议按电压等级划分如下表2设备名称检测周期备注35kv及以下设备1）新设备投运半年内测一次2）每2～3年测一次3）必要时必要时系指1）发生近区短路断路器跳闸时2）受过电压严重冲击时3）设备有异常声响、强烈电磁场时110～220kv设备1）新设备投运半年内测一次2）每1～2年测一次3）必要时330～750kv设备1）新设备设运三个月内测一次2）每年测一次3）必要时GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法2、GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法引言GIS中的局部放电会在其外壳上产生流动的电磁波，使接地线上有高频放电脉冲电流流过，从而使外壳对地呈现高频电压并向周围空间传播。局部放电还会使通道气体压力骤增，在GIS内部气体中产生纵波或超声波，并使金属外壳上出现各种声波。这些物理变化特征，可作为局部放电检测信号的传感对象。在此，着重介绍一下利用测量局部放电中产生的电信号〔电磁波〕原理的超高频局放测试法。GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法2.1、超高频法2.1.1定义：超高频法(ultra-highfrequency简称UHF)：利用GIS局部放电辐射出的超高频电磁波信号进行检测的一种方法。2.1.2原理：当GIS内部发生局部放电时，能鼓励起1GHz以上的特高频电磁波信号。由于GIS具有同轴谐振腔结构，使得特高频电磁波信号在GIS内部传播时衰减较小，因此可以方便的用特高频探头接收。由于GIS外壳良好的屏蔽作用，外部信号很难进入GIS内部，即使少量的干扰信号进入GIS，其频率也远低于特高频〔300~3000MHz〕的范围，因此，在特高频的范围内提取局部放电信号时，大大减少了外界干扰信号。同时本系统采用独特的窗口式检测方式，安装检测方便，灵敏度更高。GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法2.1.3超高频传感器安装类型：(a)内置式：在GIS内部安装，一般在母线与分支交接处。GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法(b)外置式：安装在绝缘子外沿处〔便携式〕。GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法实际应用型式〔泰开〕：我公司和华北电力大学〔北京〕适时研制开发了TKHD-2000系列产品。该产品有3种具体应用型式：TKHD-2000型GIS在线监测与诊断系统。TKHD-2021型巡检式GIS局部放电在线监测装置。TKHD-2021型便携式GIS局部放电在线巡检定位装置。a)TKHD-2000型GIS在线监测与诊断系统

该种应用形式是将传感器〔探头〕事先预装在GIS窗口上，配置专用监测诊断系统，实现24小时连续在线监测与诊断。GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法b)TKHD-2021型巡检式GIS局部放电在线监测装置该种应用形式是将传感器〔探头〕事先预装在GIS窗口上，运行人员定期用专用信号监测器在线监测。GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法C)TKHD-2021型便携式GIS局部放电在线巡检定位装置该种应用形式是将传感器〔探头〕改装成手持式，运行人员定期对GIS各部位进行在线定点监测；采用2个手持式传感器同时监测可对局放信号进行定位，从而方便检修。

GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法、应用TKHD-2021型便携式GIS局部放电在线巡检定位装置诊断案例甘肃某站局放信号排查定位。2021年6月份，甘肃某站扩建安装完毕投运时辅助进行了便携式局部放电测试，使用的我公司研制的TKHD-2021型便携式GIS局部放电测试仪，测试中发现有异常局放信号，测试图形见以下图。变电站平面布置图局放测试实例分析根据图形该放电在20ms的工频周期内，仅出现一次放电，与50Hz有很大的关联性，说明确实存在局部放电信号，另外也符合“高电位尖角或低电位尖角放电〞特性，因此分析认为是内部导体或外壳上存在尖角毛刺导致的放电。局放测试实例分析为进一步验证该放电并确定位置，我们使用仪器进行了定位〔见右图〕。根据定位，该位置处于城市线间隔母线筒内B相附近。综上所述，根本可以判断在城市线间隔母线筒内存在较轻微的毛刺放电。局放测试实例分析后经解体排查，发现在中相导电杆表面上有装配时刮擦起的金属尖角毛刺一处，清理后恢复装配，进行局放信号复测发现异常局放信号消除。其它故障分析与检修1、密度控制器类故障1〕密度控制器发报警信号〔注：此压力表带温度补偿功能，其指示为20℃时值，所以可直接根据其读数判断。但应注意防止密度控制器太阳直晒，否那么易产生误判〕①检查是否漏气，根据漏气情况具体处理；②检查二次接线或二次元件是否有故障。补气后如故障不能消除，应从密度控制器、继电器、接线及后续报警元件逐一查找。2〕密度控制器漏油，更换密度继电器。3〕密度控制器指针不指示，更换密度继电器。案例1：更换密控器密度控制器更换步骤：按带电更换考虑1、将密控器接线座紧固螺钉撤除，取下插拔式接线座。2、将截止阀内旋使密控器与气管间气路断开。3、通过充放气口缓慢的将密控器内微量气体排出，观察密控器指针复零后应无反弹，说明气路已断开，可撤除顶丝翻开连接面1更换密控器。否那么说明截止阀失效需停止排气，旋回截止阀，同时缓慢将螺母〔3处〕松开5圈左右，掌握螺母不能旋下来同时又能使内部顶针脱开。4、通过充放气口缓慢的将密控器及气管内少量气体排出，观察密控器指针复零后应无反弹，说明三相气管与GIS已断开，可更换密控器和新截止阀。接线座截止阀连接面充放气口顶丝2、气室漏气1〕当SF6气体压力下降较快时，一般判断为气室漏气。〔但应先排除密度控制器是否为太阳直晒造成的〕2〕焊接件质量有问题，焊缝漏；3〕铸件外表漏气〔有针孔或砂眼〕；4〕密封圈老化或密封部位的螺栓、螺纹松动；5〕气体管路连接处漏气；6〕密度继电器漏气，应予以更换。3、水份超标〔渗进水份〕1〕超标不严重，更换或枯燥SF6气体；2〕超标严重，抽真空，更换或枯燥SF6气体，并更换吸附剂4、二次元件烧坏:1〕原理有误，如有错误，需更改原理并更换烧坏的元件；2〕接线有误,如有错误，需更改接线并更换烧坏的元件；3〕元件质量有问题,更换元件；4〕操作不当或其它意外情况所导致,分析并更换元件；5〕以上各项如有疑问，应及时与我公司联系。5、GCBCT26机构拒合〔或合闸不到位〕：110GIS用1〕控制回路没有接通，需检查何处短路，例如线圈的接线端子处引线未压紧而接触不良等，查出问题后进行针对性处理。2〕辅助开关未转换或接触不良，要进行调整，并检查辅助开关的触点是否有烧伤，有烧伤要予以更换。〔30·调整〕3〕合闸线圈断线或烧坏，应更换。4〕合闸铁芯卡住，应检查并进行调整。5〕合闸铁芯上的挚子与合闸挚子的间隙过大，吸合到底时，合闸挚子仍不能解扣，调整此间隙；6〕电源压降过小，合闸线圈端电压达不到规定值〔最低操作电压为85%额定电压〕，此时应调整电源并加粗。7〕凸轮轴上的离合器坏，卡住凸轮轴，须更换离合器。8〕机构或本体有其它卡阻现象，要进行慢动作检查或解体检查，找出不灵活部位重新装调。具体分析：※按合闸按钮电磁铁不动作，应分别查电源-连接线-合闸回路的各电气元件-电磁铁。※按合闸按钮电磁铁动作，而储能保持掣子不脱扣，应先观察合闸掣子是否为储能保持掣子充分让开空间，不能让开说明合闸掣子有问题；※如已让开而棘轮又未动说明棘轮未过中或棘轮与储能保持掣子的摩擦转角或摩擦力过大〔如储能保持掣子的滚针轴承坏〕，可先更换储能保持掣子或轴承试验※如棘轮转动过程中停止，应为储能轴卡滞或传动卡滞。可根据合闸的程度和具体情况逐一排除〔离合器-轴承-油缓冲-传动拐臂-本体内部件〕。6、拒分〔或分闸不到位〕：1〕控制回路没有接通，检查何处断路，然后进行针对处理。2〕辅助开关未转换或接触不良，要进行调整，并检查辅助开关的触点是否有烧伤，有烧伤要予以更换。3〕分闸电磁铁铁心有卡滞现象，调整电磁铁铁心。4〕分闸电磁铁顶杆与分闸挚子的间隙过大，铁心吸合到底时，分闸挚子仍不能解扣，调整此间隙；5〕分闸回路参数配合不当，分闸线圈端电压达不到规定数值〔不低于65%额定操作电压〕，应重新调整。6〕分闸线圈断线或烧坏应予以更换。7〕机构或本体有其它卡阻现象，要进行慢动作检查或解体检查，找出不灵活部位重新装调。具体分析：※按分闸按钮电磁铁不动作，应分别查电源-连接线-分闸回路的各电气元件-电磁铁。※按分闸按