ＧＩＳ设备事故原因及分析
[摘要]六氟化硫气体组合电气设备(简称GIS)的应用范围越来越广，电力部门对该设备引起的事故的重视程度也日益加深，本文总结了目前GIS设备常见的几种事故类型，时事故产生的原因进行了剖析，并提出了预防事故应采取的防范措施。
[关键词]GIS设备、事故原因、防范措施
六氟化硫气体组合电气设备(简称GIS)，由于其具各安全可靠、安装方便和占地面积少的特点，被广泛应用于城市电网和水电站中。GIS设备虽然有许多优点，但一旦发生故障，后果往往很严重。由于备品备件问题，修复时间一般很长，进口设备需要的时间更长。随着GIS设备的广泛使用，由于GIS设备所引发的事故日益引起电力部门的重视，因此对GIS设备常见的事故进行分析，不断总结经验，以更好地起到指导和预防作用是十分迫切和重要的。因此，笔者仅结合十几年来的工作实践和经验。对GIS设备常见事故的原因及预防措施谈谈自己的看法。
1、SF6气体微水超标事故
GIS设各SF6气体湿度的监测是保证GIS设备安全运行的重要手段。SF6气体微水在运行时标准为断路器气室≤300×10-6，其他气室≤500×10-6。SF6湿度高对断路器隔室(灭弧隔室)及非灭弧隔室有着不同的影响。对断路器隔室，湿度偏高时，断路器的操作会产生较多的有毒及腐蚀性物质，缩短触头的寿命，增大触头的接触电阻：湿度严重超标时，会引起盘式绝缘子结露，从而造成绝缘子表面闪络事故。湿度超标还会降低气体的绝缘强度。微水超标的主要原因是通过密封件泄露渗入的水份进入到SF6气体中，经过多年的运行，气体中含水量持续上升无疑是外部水蒸汽向设备内部渗透的结果。水分子呈V型结构，其等效分子直径为SF6分子的0.7倍，因此水的渗透力极强，而且大气中水蒸汽分压力通常为设各中水份分压力的几十倍，甚至几百倍， 在这一压力作用下，大气中的水份会逐渐透过密封件进入气体绝缘设备。
1.1 处理方法
对于SF6气体微水超标，通常会采用先回收SF6气体，然后用氮气反复冲
洗、干燥、抽真空。再充入新SF6气体的处理方法。
1.2 预防措施
(1)定期测量气体的湿度，分析历年测量的结果，对湿度超标的隔室，必须及时进行气体处理。
(2)由于泄漏而补气次数较多的隔室，根据渗透理论，大气中的水分会慢慢地渗入，故要加强对该隔室气体湿度的监测。
(3)气体湿度的测量结果，往往受环境温度和湿度的影响，故气体湿度的定期测量最好选择在同一环境条件下。此外，当某隔室测量的结果与上次有较火偏差时，应采用另外一台测量仪进行复测。
2、GIS导体对外充电弧短路事故
GIS设备触头包括断路器和隔离开关触头，当触头接触不良时会出现过热现象。长时间过热会形成恶性循环，最终导致触头梅花触子失去弹性，触头电阻变大。由于严重发热，引起触头金属物熔化，从而形成尖端放电，造成GIS导体对外壳电弧短路事故。
2.1 处理方法
停电解体后查明原因，针对不同故障，更换相应的备件。
2.2 预防措施
(1)定期进行回路电阻测量。由于GIS设备的特殊性，不能单独测量断路器或隔离开关触头接触电阻，一般可经断路器两侧维护接地刀进行测量，这样回路电阻值就包括两侧维护接地刀的接触电阻。这个电阻值必须与投产前的测量值进行比较，必要时比较分析其它类似的回路电阻值。
(2)定期或不定期使用红外热像仪对GIS设备触头部位进行温度测量。GIS设备某部位的温度比其它部位偏高时，应根据设备负荷情况、环境温度、历史数
据及类似回路部位进行综合分析判断。
(3)不定期对配有观察孔的隔离开关进行观察，通过察看其触头表面的颜色以判断触头是否过热。
3、倒闸操作事故
由于GIS设备的全封闭性，除少数厂家在隔离开关触头部位配有观察孔外，大部分都没有配观察孔。当GIS设备运行时间长、操作频繁或安装质量不好时，在倒闸操作过程中可能会引起其隔离开关假分或假合(即指示位置与实际位置不一致)，合闸(分闸)不到位的情况也有可能发生，这2种情况都会引起GIS设备事故。笔者所在的电厂曾发生一起869开关在合闸时缺B相电的故障，后经厂家现场检查，认为静触头开距孔深度不够，在合闸向上运动时发生偏移，厂家将静触头开距孔深度增加10m后正常。
3.1 处理方法
停电解体后查明原因，针对不同故障，更换相应的备件。
3.2 预防措施
(1)对于配有观察孔的GIS设备，当隔离刀闸或接地刀闸操作后，除了观察其位置指示外还必须通过观察孔观察其隔离开关的触头实际位置。
(2)对于三相共用一台操作机构，又没有观察孔的设备，可在隔离开关操作过程中由现场运行人员观察三相操作连杆的转动情况和机械位置指示的最终位置来判断隔离开关的分合闸情况。
(3)在断开断路器并确认断路器已分闸后，应立即断开断路器合闸电源，再操作有关隔离开关。此外，GIS设备在运行时，隔离开关的电机操作电源必须退出，防止由于直流回路接地引起运行中的隔离开关带负荷误分合闸事故。
(4)隔离开关操作指令发出后，若由于某种原因不能操作，必须关闭操作控制回路直流电源，防止由于指令自保持而引起隔离开关自动分合闸事故。
4、设备解体检修事故
随着GIS设备的广泛应用，GIS设备的解体检修逐渐频繁，在解体检修过程中发生事故的频率也随之增多，在检修过程中不按工艺规范要求进行或者检修人员技术水平不够、操作不当等原因都会导致检修事故的发生，如GIS运行中出现的液压机构出现渗漏油或打压频繁故障、母线失压事故等。笔者所在的电厂2004年发生了一起母线刀闸对外壳放电导致母线失压的事故，就是一起典型的检修事故，导致事故的主要原因是检查处理断线故障前，检修人员对GIS开关站设备性能掌握不全面，特别是GIS各气室间隔位置不清楚，在制定安全技术措施时考虑不周全，没有将与之相连的D母线停电。
4.1 处理方法
事故发生后，应及时组织有关专家进行现场会诊，使有关人员熟悉有关检修操作规程，排除和确定引发事故的各种因素，立即进行重新检修。
4.2 预防措施
(1)检修人员要熟悉GIS设备的隔室图和主接线图，因为GIS设各不同于敞开式设备，隔离开关的拉开不等于该隔室能解体检修，要把主接线图和隔室图结合起来，才能得到完善的安全保障。
(2)对某隔室检修后进行抽真空时，必须考虑临近隔室是否要减压，防止盘式绝缘子因存在压力差而损坏。此外还要注意减压的隔室必须停电，以确保检修过程的安全。
(3)在解体过程中要严格按照GIS设备解体检修工艺和流程，必须更换隔室内的吸附剂和胶圈。注重盘式绝缘子、管道内壁和“O”型密封胶圈的清洁，防止留下隐患。
(4)解体有电弧分解的隔室(如断路器隔室或事故后的隔室等)，在打开管道后，检修人员必须离开现场半小时以上，室内GIS还需开启抽风机进行通风。在清理有毒分解物时，工作人员应戴防毒面具、胶手套。
5、其他事故
GIS设备在运行过程中，除了上述事能发生的事故外，还会出现许多小故障、小事故，如气体泄露，该类事故通常发生在组合电器的密封面、焊接点和管路接头处，约占整个GIS故障的40％左右，主要原因是由于密封垫老化或者焊缝出现砂眼所引起的，需要对GIS补充大量的SF6气体来保证正常工作压力。还有就是内部放电，由于制造工艺等原因，在GIS内部某些部件处于悬浮电位，导致电场强度局部升高，进而产生电晕放电，GIS中金属杂质和绝缘子中气泡的存在都会导致电晕放电或局部放电的产生。笔者所在电厂曾发生一起200kV母线筒内部放电故障，经打开检查发现A相母线与其支持绝缘子上的黄铜支撑件之间出现放电痕迹，就是因为局部电场不均匀引起的。
5.1 处理方法
对于SF6气体泄漏，通常先用SF6护服。分解物及抹布用强碱浸泡后应检漏仪对漏气间隔进行检测，找出漏气点。若为焊缝漏气，将SF6气体回收后进行补焊：若为密封接触面漏气，通常在回收SF6气体后更换密封圈。对于母线筒放电等故障，则必须停电解体后查明原因，针对不同故障，更换相应的备件。
5.2 预防措施
(1)安装过程要采取必要的措施防止杂物(如金属颗粒、头发丝等)进入GIS管道内，管道连接时要认真清洁法兰口、螺丝孔和螺丝，临时打开的管道口要及时用干净的塑料薄膜覆盖。大风、雨雪天气或相对湿度大于80％时应禁止GIS安装工作。
(2)GIS设备的绝缘薄弱部分为盘式绝缘子，必须认真检查和清洁。在管道对接时，应再次用纯酒精清抹绝缘子表面。
(3)每完成一个隔室的安装后应及时抽真空并充入合格的SF6气体(预充气压力一般为额定值的一深埋地下(3m以上)。
在全部隔室充入额定的SF6气体并静置48h后，才可进行气体湿度的测量。湿度要符合下列规定：有电弧分解的隔室体积比应小不大150；无电弧分解的隔室体积比应不大于500。
6、结语
总之，引发GIS设备的事故的原因是多方面的，具有不确定性。以上所述只是笔者根据实际工作中总结出来的一些个人经验，还有待和其他同行共同探讨。
