宁夏电网GIS设备缺陷分析及预防措施

国网宁夏电力公司电力科学研究院、宁夏工商职业技术学院的研究人员李秀广、韩四满，在2015年第3期《电气技术》杂志上撰文，通过对宁夏电网110kV及以上的GIS设备缺陷进行统计及分析，找出造成GIS设备缺陷的主要原因，提出具有针对性的防范措施，对今后GIS设备的采购、安装及运维管理具有一定的借鉴作用。

1 前言

六氟化硫（SF6）全封闭组合电器（GIS）具有绝缘性能好、安装和维修方便、占地面积与空间体积小、运行安全可靠、检修周期相对延长等优点、因此，近年来，GIS设备使用日益广泛。

然而，在宁夏电网现场安装运行过程中，GIS设备的缺点也日渐增多，特别是对于全封闭的GIS设备来说，出现故障后定位和检修都比较困难[1-2]。一旦GIS设备出现故障，相对其他敞开式设备来说平均检修时间要比长很多，往往会造成较大范围的停电，导致非故障设备停电。

近几年，宁夏电网GIS设备在安装及运行中发现的缺陷明显增多，为此，笔者针对近年几年来宁夏地区各运维单位出现的故障进行了统计，对故障增多的主要原因进行了分析，同时针对故障原因提出了对策和建议，希望对宁夏电网GIS设备的安全健康运行提供可靠的依据[3-4]。

2 宁夏电网GIS设备概况

近几年，宁夏地区110kV千伏及以上GIS变电站个数越来越多，尤其是近两年来增长速度非常快。截止到2014年7月，宁夏电网共有220kV共84个间隔， 110kV共有438个间隔。

3 GIS设备故障情况

近年来，宁夏电网GIS设备故障主要集中在两个方面：一是设备投运前交流耐压时发生内部闪络；二是运行后设备出现漏气现象。

2011年，发生1起GIS设备漏气故障，为1.16次/百间隔·年；2012年，发生5起GIS设备漏气故障、3起GIS设备闪络故障，为4.32次/百间隔·年；2013年，发生起11起GIS设备漏气故障、4起GIS设备闪络故障，为3.25次/百间隔·年；2014年，发生起1起GIS设备漏气故障、2起GIS设备闪络故障.

4 GIS设备主要故障分析

4.1 按运行年限分析

宁夏电网中GIS设备故障全部都在运行三年之内发生故障，这说明近年来GIS设备质量存在一定问题。

4.2 按电压等级分析

从表2可以看出，近几年来，220kVGIS设备故障占总故障的67.86%，仅有的1座330千伏GIS变电站在投运前交流耐压时也发生了内部闪络现象，由此说明220kV及以上的GIS设备产品质量相对偏差。

4.3 故障原因分析

通过对存在缺陷的GIS设备进行分析，发现造成故障的原因主要有两个方面，一是产品质量不良；另一个是现场安装调试质量。其中厂家产品质量不良问题主要为零部件/原材料质量不良、制造工艺不良等，厂家产品质量问题占故障总数的82.14%，是GIS设备故障的决定性因素，现场安装调试不当是导致故障的另一重要原因，占故障总数17.86%。

4.3.1 产品质量问题

GIS设备产品质量问题是设备发生故障的直接因素，因此，产品质量是保证设备安全可靠运行的前提。GIS设备全部为封闭式，所以运维单位在第一时间很难发现GIS设备存在潜伏性缺陷。

宁夏电力公司所辖GIS设备在盆式绝缘子、支柱绝缘子、断路器动触头、设备外壳存在砂眼、密封材料等部件都曾出现不同程度的缺陷，尤其是盆式绝缘子和支柱式绝缘子存在缺陷的产品较多，对电网的稳定运行构成威胁。

例如，某220kV变电站GIS设备在进行投运前交流耐压试验时，发现设备存在内部放电现象，解体后发现某间隔支柱绝缘子存在裂纹，为产品质量问题，具体见图1所示。

图1 某变电站支柱绝缘子开裂情况

例如，某220kV变电站GIS设备某间隔隔离开关C相分支外壳安装局放探头的盖板处漏气。经现场拆解发现局放传感器内部探头生锈及绝缘盆子有裂纹导致漏气，如图2所示。对局放传感器探头、绝缘盆子及密封胶圈进行更换后设备投入正常运行。

图2 某变电站GIS设备盆式绝缘子裂缝

4.3.2 安装调试不当

GIS设备为气体绝缘组合设备，GIS将接地开关、断路器、互感器等设备组装在密闭的空间内，这对GIS设备的绝缘有较高的要求，同时对现场安装调试要求更高。但实际在GIS设备安装时变电站还没有完全建好，设备内部的清洁度很难保证，非常容易使灰尘进入GIS设备内部，清理不干净就极易导致GIS设备内部放电。

例如，某220kV变电站220kVGIS交流耐压试验过程中，GIS 设备发生了闪络，解体后发现盆式绝缘子表面清洁度不够，造成沿面放电，如图3所示。

图3 某变电站盆式绝缘子闪络情况

例如，某220kV变电站某间隔存在漏气现场，解体后发现该间隔断路器上电流互感器密封圈有裂纹，根据现场情况分析裂纹为安装时的划伤，如图4所示。

图4 某变电站断路器上电流互感器连接处密封圈损坏情况

5 设备故障原因及相应措施

5.1 引起GIS设备故障原因

通过对各类GIS设备缺陷进行分析，发现一部分问题出现在制造厂中，一部分问题出现在现场安装环节。

（1）在制造厂中存在的问题。目前，各网省110kV变电站基本都采用GIS设备，这引起制造厂出现供不应求的现象，好多产品都是加班加点赶出来的，为GIS产品质量留下隐患。另外，部分制造厂没有对采购的零部件/材料进行严格把关，导致设备在运行后出现故障。

（2）在现场安装调试阶段的问题。在现场安装时，工作人员极易使灰尘等物质进入GIS设备，尤其是在在宁夏等西部地区，全年风沙天气较多，清洁度很难得到保证[5]。另外，制造厂为了压缩成本雇佣临时工，现场安装调试人员技术水平参差不齐，导致设备安装质量出现问题。

（3）根据国家电网生[2011]1223号关于印发《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》的通知中第三十一条规定“72.5-363kV GIS的交流耐压值应为出厂值的100%。”，这对现场安装工艺及产品质量提出了更高的要求。

5.2 GIS设备缺陷对策及建议

5.2.1 加强GIS设备监试工作

（1）应加强220kV及以上GIS设备的监试工作，必要时对其生产过程进行监造[6]。同时加强对GIS设备中的电压互感器、避雷器等部件的抽检工作。在监试过程中，监试人员必须按照相关标准和采购协议，严格对试验过程、试验结果进行监督，严把产品质量出厂关。

（2）组织相关部门编写全过程技术监督标准化作业指导书，在GIS设备全过程利用统一的验收和交接验收标准。

5.2.2 加强GIS设备在安装及调试环节的管理工作

在安装调试环节，运维单位及监理应督促制造厂家及安装单位严格按照相关技术标准、相关技术协议进行安装调试，确保设备零缺陷投运[7]。

5.2.3 加强GIS交接验收环节的技术监督

近年来，国家电力公司提高了GIS设备的投运前试验标准，旨在通过提高耐压试验标准发现设备缺陷。

各运维单位应严格按照国家电网生[2011]1223号关于印发《关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施》的通知和相关试验规程进行验收，要给予基建单位足够的整改时间，严禁设备带缺陷投运，在交接验收过程完成后应进行专项技术监督验收工作评估。

同时按照技术监督相关要求，一旦交接验收发现问题时及时发布预警告警通知，并限期整改。

5.2.4 加强GIS运行维护

在GIS设备投运后，各运维单位应加强对其巡视、运行及维护管理相关工作，通过巡视及例行试验发现设备异常后及时采取相应的措施，避免因小缺陷发展为设备事故。

5.2.5 引进新技术、新方法

各网省公司应通过开展GIS设备超声波局放检测、特高频局放监测等带电检测新技术，同时结合在线监测系统，及早发现GIS 设备潜伏性缺陷，提高GIS设备运行的可靠性。

（1）在对GIS设备进行投运前耐压试验时，应进行超声波、超高频局部放测量工作。一方面，可有效检验交流耐压试验是否通过；另一方面，可为后续的例行试验积累原始数据，为运行中的GIS设备进行带电检测提供可靠依据[8]。

（2）在出现异常情况时，应结合超高频局放测试、超声局放测试、SF6分解产物分析、、红外热像测试、X射线测试等多种方法进行检测，综合判断设备运行状况，对GIS设备绝缘状态进行准确可靠分析。

6 结论

本文通过对近几年宁夏电网110kV及以上的GIS设备出现的缺陷进行统计分析，发现主要缺陷由固体绝缘介质表面放电和设备/部件漏气引起，并进行举例说明。

最后，有针对性地提出GIS设备缺陷故障的预防措施：加强GIS设备制造和现场安装环节质量监督，严把交接验收和交接试验关，规范GIS设备运行检查和检修维护工作，重视带电检测及在线监测技术的应用。