GIS隔离开关故障分析与预防对策研究

黄海文

摘  要：隔离开关直接影响着变电站的安全性和可靠性，因此，确保隔离开关的稳定性具有重要的意义。以某变电站为例，介绍了其隔离开关事故的概况和检验情况，简要分析了故障原因，并提出了相应的治理对策。

关键词：GIS;隔离开关;解体检查;操作机构

中图分类号：TM564.1           文献标识码：A               文章编号：2095-6835（2014）23-0045-02

随着我国经济的不断发展，社会对能源的需求量在逐渐增大，变电站的建设项目也在不断增多，以保证我国各地的用电需求得到满足。但是一些变电站的隔离开关的安全性不高，容易发生故障，严重影响了变电站的正常运作。如何处理此类事故成为了人们需要解决的问题。下面结合某变电站的隔离开关事故处理进行讨论分析。

1  事故概况

1.1  保护动作概况

2013年某日，某变电站的隔离开关在09：39：45：710保护动作，13 ms后距离I段动作，15 ms后零序过流I段动作，1 284 ms后重合闸动作，1 392 ms后距离I段再次动作，1 393 ms后距离加速动作，最大故障相电流为25 123.84 A，故障距离为0.00 km，故障相别为B，C相。分析故障录波图后得知，起初为隔离开关的B，C相短路故障，22 ms后转为三相短路故障，70 ms后切断故障电流，1 284 ms后重合闸动作，1 393 ms后距离加速动作，切除三相短路故障。

1.2  初步试验的检查情况

事故发生后，立即对设备进行了检查，发现该隔离开关和TA气室SF6的气体压力增加至0.54 MPa（正常值为0.40 MPa），气室下部检修孔内的螺丝被烧毁，非事故气室的压力与故障前无明显变化。对故障气室进行SF6气体组分和微水测试后发现，微水值达到了11 076 μL/L，SO2达到了4 082 μL/L。分析变电站主变的油样后得出，测试数据与历史测试数据对比无明显变化。经各种检查后确定，气室存在放电现象，因此，对该隔离开关气室进行了开盖检查。

1.3  开盖检查

现场对该隔离开关间隔进行了检修孔开盖检查，发现气室分子筛容器已完全烧毁，分子筛烧结成焦炭状;气室内部与出线套管气室连接的盆式绝缘子分解物均匀附着;筒壁上附着着大量分解物;三相导体无明显放电痕迹，部分镀银层烧融;动静触头上有明显的过电流烧伤痕迹，部分镀银层已烧融，特别是C相动触头、屏蔽罩烧损严重。

2  返厂解体检查

事故发生后，该GIS隔离开关被返厂，并开展了进一步解体检查。

2.1  隔离开关本体的检查情况

解体检查后发现，A相动触头有明显烧伤的痕迹;B相动触头有轻微烧伤痕迹，靠C相侧静触头弹簧触指和静触头屏蔽罩烧损严重;C相动触头烧损严重，静触头靠筒壁侧弹簧触指和静触头屏蔽罩完全烧毁，静触头侧筒壁有放电烧伤痕迹;气室筒壁及其他部件表面附着着大量的分解物，无明显放电烧伤痕迹。隔离开关的部分解体检查具体如图1、图2、图3和图4所示。

图1  A相动触头有明显烧伤痕迹      图2  A相触指有电灼烧痕迹

图3  B相接地隔离开关静触         图4  C相静触头侧筒壁有

头屏蔽罩有放电痕迹                 放电烧伤痕迹

2.2  操作机构的检查情况

对隔离开关操作机构进行解体检查后发现，行程开关固定螺栓松动，如图5所示;空载输出角度为56.2°，如图6所示，但机构出厂要求的角度为（60±1）°;检查机构的二次接线时发现，电机自带的端子线多根松动，如图7所示，导致合闸操作时电机烧毁。

图5  操作机构行程开关螺栓松动     图6  测量操作机构空载输出角

3  故障原因分析

通过解体检查该隔离开关的本体和操作机构，发现操作机构电机自带的端子线松动，且操作机构分合闸的输出角度存在偏差。初步认定故障的原因为：操作机构的输出角度不规范，导致隔离开关合闸不到位，引起动静触头接触不良，触头发热严重，静触头触指完全烧毁，动触头熔化滴落至下方吸附剂框处烧毁屏蔽罩框，进而造成电场畸变;因存在大量的金属气化物，导致气室内SF6气体的绝缘性能降低;因气体受热分解，导致C相的静触头对筒壁放电、动触头对吸附剂框放电;B相接地开关屏蔽罩对接地动触头屏蔽罩放电。上述原因最终引发了此次事故。

4  解决措施

4.1  设计方面

应加强对GIS设备选型、订货的管理，选择具有成熟制造经验的生产厂家制造的产品。在产品设计中，应仔细计算分合闸行程和操作机构的输出角度，并计算机构输出角度经传动连杆转换后的行程和超程。此外，应对出厂后的产品进行机械操作试验，以保证触头充分磨合。

4.2  基建安装方面

在安装设备的过程中，应严格按照作业流程安装，以保证安装质量;安装完成后，应测量分合闸的行程和超程，严格检查操作机构的转换时间和行程配合等参数，从而保证产品合格投运。

4.3  运行方面

在运行方面应注意以下5点：①在运行巡视过程中，要建立完整的运行资料。②加强运行巡视和红外测温工作，尽量在积累阶段发现问题和缺陷，从而减小事故损失。③强化GIS设备带电检测技术手段，适时开展带电局部放电检测工作。对于局部放电量异常的设备，应结合SF6气体分解物的检测情况综合分析、判断，发现问题时应及时采取相应的解决措施。④在隔离开关的传动轴（连杆）处做好划线标识，如图8所示。在隔离开关分合闸操作过程中，除了应仔细观察分合闸指示外，还要观察分合闸划线是否在一条直线上，以确认隔离开关是否到位。⑤加强对操动机构的维护、检查，保证机构箱密封良好，并适时进行机械特性试验，测试其行程曲线是否符合厂家标准。

图7  机构电机端子线松动          图8  隔离开关分合闸划线

4.4  技术监督方面

应加强对GIS设备的选型、订货、安装调试、验收和投运等过程的技术监督，定期开展设备状态评价工作，对异常及异常以上状态的设备组织专项状态评价分析，从而及时发现并消除设备隐患。此外，应强化GIS设备安装和验收的技术监督，督促反事故措施的落实，严格执行安装程序和工艺要求，检查试验项目是否齐全，并采用交接试验与首检相结合的方式强化设备隐患排查工作。

5  结束语

综上所述，通过解体分析隔离开关，找到了故障发生的原因。GIS隔离开关合闸是否正确到位是由操作机构决定的，同时，也关系到设计、安装和调试等方面的工作。因此，我们要重视在运输和安装过程中会对设备造成误差的影响因素，加强技术监督，完善设备管理，保证设备安全运行，从而确保电网安全。

参考文献

[1]国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]张宗伟，卢昌宏.GW5-126型隔离开关触头烧损故障分析及对策[J].高压电器，2011（02）.

〔编辑：张思楠〕

GIS Disconnectors Failure Analysis and Prevention Countermeasures

Huang Haiwen

Abstract： The isolation switch directly affect the safety and reliability of the substation， therefore， to ensure the stability of the isolation switch is significant. Taking a substation， for example， provides an overview and examination of its isolation switch accident， a brief analysis of the causes of failure and proposes the corresponding countermeasures.

Key words： GIS; isolation switch; disintegration inspection; operating mechanism

2.2  操作机构的检查情况

对隔离开关操作机构进行解体检查后发现，行程开关固定螺栓松动，如图5所示;空载输出角度为56.2°，如图6所示，但机构出厂要求的角度为（60±1）°;检查机构的二次接线时发现，电机自带的端子线多根松动，如图7所示，导致合闸操作时电机烧毁。

图5  操作机构行程开关螺栓松动     图6  测量操作机构空载输出角

3  故障原因分析

通过解体检查该隔离开关的本体和操作机构，发现操作机构电机自带的端子线松动，且操作机构分合闸的输出角度存在偏差。初步认定故障的原因为：操作机构的输出角度不规范，导致隔离开关合闸不到位，引起动静触头接触不良，触头发热严重，静触头触指完全烧毁，动触头熔化滴落至下方吸附剂框处烧毁屏蔽罩框，进而造成电场畸变;因存在大量的金属气化物，导致气室内SF6气体的绝缘性能降低;因气体受热分解，导致C相的静触头对筒壁放电、动触头对吸附剂框放电;B相接地开关屏蔽罩对接地动触头屏蔽罩放电。上述原因最终引发了此次事故。

4  解决措施

4.1  设计方面

应加强对GIS设备选型、订货的管理，选择具有成熟制造经验的生产厂家制造的产品。在产品设计中，应仔细计算分合闸行程和操作机构的输出角度，并计算机构输出角度经传动连杆转换后的行程和超程。此外，应对出厂后的产品进行机械操作试验，以保证触头充分磨合。

4.2  基建安装方面

在安装设备的过程中，应严格按照作业流程安装，以保证安装质量;安装完成后，应测量分合闸的行程和超程，严格检查操作机构的转换时间和行程配合等参数，从而保证产品合格投运。

4.3  运行方面

在运行方面应注意以下5点：①在运行巡视过程中，要建立完整的运行资料。②加强运行巡视和红外测温工作，尽量在积累阶段发现问题和缺陷，从而减小事故损失。③强化GIS设备带电检测技术手段，适时开展带电局部放电检测工作。对于局部放电量异常的设备，应结合SF6气体分解物的检测情况综合分析、判断，发现问题时应及时采取相应的解决措施。④在隔离开关的传动轴（连杆）处做好划线标识，如图8所示。在隔离开关分合闸操作过程中，除了应仔细观察分合闸指示外，还要观察分合闸划线是否在一条直线上，以确认隔离开关是否到位。⑤加强对操动机构的维护、检查，保证机构箱密封良好，并适时进行机械特性试验，测试其行程曲线是否符合厂家标准。

图7  机构电机端子线松动          图8  隔离开关分合闸划线

4.4  技术监督方面

应加强对GIS设备的选型、订货、安装调试、验收和投运等过程的技术监督，定期开展设备状态评价工作，对异常及异常以上状态的设备组织专项状态评价分析，从而及时发现并消除设备隐患。此外，应强化GIS设备安装和验收的技术监督，督促反事故措施的落实，严格执行安装程序和工艺要求，检查试验项目是否齐全，并采用交接试验与首检相结合的方式强化设备隐患排查工作。

5  结束语

综上所述，通过解体分析隔离开关，找到了故障发生的原因。GIS隔离开关合闸是否正确到位是由操作机构决定的，同时，也关系到设计、安装和调试等方面的工作。因此，我们要重视在运输和安装过程中会对设备造成误差的影响因素，加强技术监督，完善设备管理，保证设备安全运行，从而确保电网安全。

参考文献

[1]国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]张宗伟，卢昌宏.GW5-126型隔离开关触头烧损故障分析及对策[J].高压电器，2011（02）.

〔编辑：张思楠〕

GIS Disconnectors Failure Analysis and Prevention Countermeasures

Huang Haiwen

Abstract： The isolation switch directly affect the safety and reliability of the substation， therefore， to ensure the stability of the isolation switch is significant. Taking a substation， for example， provides an overview and examination of its isolation switch accident， a brief analysis of the causes of failure and proposes the corresponding countermeasures.

Key words： GIS; isolation switch; disintegration inspection; operating mechanism

2.2  操作机构的检查情况

对隔离开关操作机构进行解体检查后发现，行程开关固定螺栓松动，如图5所示;空载输出角度为56.2°，如图6所示，但机构出厂要求的角度为（60±1）°;检查机构的二次接线时发现，电机自带的端子线多根松动，如图7所示，导致合闸操作时电机烧毁。

图5  操作机构行程开关螺栓松动     图6  测量操作机构空载输出角

3  故障原因分析

通过解体检查该隔离开关的本体和操作机构，发现操作机构电机自带的端子线松动，且操作机构分合闸的输出角度存在偏差。初步认定故障的原因为：操作机构的输出角度不规范，导致隔离开关合闸不到位，引起动静触头接触不良，触头发热严重，静触头触指完全烧毁，动触头熔化滴落至下方吸附剂框处烧毁屏蔽罩框，进而造成电场畸变;因存在大量的金属气化物，导致气室内SF6气体的绝缘性能降低;因气体受热分解，导致C相的静触头对筒壁放电、动触头对吸附剂框放电;B相接地开关屏蔽罩对接地动触头屏蔽罩放电。上述原因最终引发了此次事故。

4  解决措施

4.1  设计方面

应加强对GIS设备选型、订货的管理，选择具有成熟制造经验的生产厂家制造的产品。在产品设计中，应仔细计算分合闸行程和操作机构的输出角度，并计算机构输出角度经传动连杆转换后的行程和超程。此外，应对出厂后的产品进行机械操作试验，以保证触头充分磨合。

4.2  基建安装方面

在安装设备的过程中，应严格按照作业流程安装，以保证安装质量;安装完成后，应测量分合闸的行程和超程，严格检查操作机构的转换时间和行程配合等参数，从而保证产品合格投运。

4.3  运行方面

在运行方面应注意以下5点：①在运行巡视过程中，要建立完整的运行资料。②加强运行巡视和红外测温工作，尽量在积累阶段发现问题和缺陷，从而减小事故损失。③强化GIS设备带电检测技术手段，适时开展带电局部放电检测工作。对于局部放电量异常的设备，应结合SF6气体分解物的检测情况综合分析、判断，发现问题时应及时采取相应的解决措施。④在隔离开关的传动轴（连杆）处做好划线标识，如图8所示。在隔离开关分合闸操作过程中，除了应仔细观察分合闸指示外，还要观察分合闸划线是否在一条直线上，以确认隔离开关是否到位。⑤加强对操动机构的维护、检查，保证机构箱密封良好，并适时进行机械特性试验，测试其行程曲线是否符合厂家标准。

图7  机构电机端子线松动          图8  隔离开关分合闸划线

4.4  技术监督方面

应加强对GIS设备的选型、订货、安装调试、验收和投运等过程的技术监督，定期开展设备状态评价工作，对异常及异常以上状态的设备组织专项状态评价分析，从而及时发现并消除设备隐患。此外，应强化GIS设备安装和验收的技术监督，督促反事故措施的落实，严格执行安装程序和工艺要求，检查试验项目是否齐全，并采用交接试验与首检相结合的方式强化设备隐患排查工作。

5  结束语

综上所述，通过解体分析隔离开关，找到了故障发生的原因。GIS隔离开关合闸是否正确到位是由操作机构决定的，同时，也关系到设计、安装和调试等方面的工作。因此，我们要重视在运输和安装过程中会对设备造成误差的影响因素，加强技术监督，完善设备管理，保证设备安全运行，从而确保电网安全。

参考文献

[1]国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]张宗伟，卢昌宏.GW5-126型隔离开关触头烧损故障分析及对策[J].高压电器，2011（02）.

〔编辑：张思楠〕

GIS Disconnectors Failure Analysis and Prevention Countermeasures

Huang Haiwen

Abstract： The isolation switch directly affect the safety and reliability of the substation， therefore， to ensure the stability of the isolation switch is significant. Taking a substation， for example， provides an overview and examination of its isolation switch accident， a brief analysis of the causes of failure and proposes the corresponding countermeasures.

Key words： GIS; isolation switch; disintegration inspection; operating mechanism