特高压站HGIS设备运行情况分析

汪杨凯刘志军韩继东

摘要：HGIS设备结合了GIS与AIS设备的特点，具有运行可靠，造价适中，便于扩建的优点，本文介绍了特高压变电站HGIS设备在运行中出现的问题及处理方法，分析了HGIS设备常见问题，提出了HGIS事故预防措施。

关键词：HGIS；特高压；SF6；预防措施

AnalysisofoperationconditionofHGISequipmentinUHVsubstation

WangYang-kai,LiuZhi-jun,HanJi-dong

（StateGridHubeiCorporationMaintenanceCompany，WuhanHubei430050，China）

[Abstract]HGIScombinesthecharacteristicsofGISequipmentandAISequipment，Ithastheadvantagesofreliableoperation,moderatecostandconvenientextension.ThispaperintroducestheproblemsintheoperationoftheHGISequipmentinextrahighvoltagesubstationanditstreatmentmethods，ThecommonproblemsofHGISequipmentareanalyzed,andthepreventivemeasuresofHGISaccidentareputforward.

[Keywords]HGIS；UltraHighVoltage；SF6；preventivemeasure

1引言

HGIS设备是一种介于GIS和AIS之间的高压开关设备，其主要特点是将GIS形式的断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器等主要元件分相组合在金属壳体内，由出线套管通过软导线与敞开式主母线以及敞开式电压互感器和避雷器连接形成混合型的配电装置。HGIS继承了GIS的优点，同时又兼具AIS适应多回架空出线、便于扩建和元件检修的优势；加之将价格昂贵的GIS母线改为敞开式母线，其价格适中、投资少；另外，由于其将容易产生故障的操作元件采用GIS设备，解决了敞开式设备经常出现的瓷瓶断裂、操作失灵、导电回路过热、锈蚀等问题[1]。

本文介绍了特高压站1000kVHGIS设备运行中出现的问题以及处理方法，分析了HGIS设备常见问题，提出了HGIS设备故障的预防措施。

2投运以来设备异常分析

自运行以来，特高压站HGIS设备发生的问题，主要表现在HGIS设备漏气，CT外壳进水导致的二次绕组绝缘电阻下降，刀闸动静触头装配不当导致的放电。

2.1HGIS设备SF6气体泄露

HGIS设备SF6气体泄露通常发生在组合电器的密封面、焊接面和管路接头处。主要原因是由于密封垫老化、焊缝出现砂眼或者产品质量问题[2]。特高压站运行期间漏气事件有四起，一起是由于安装的SF6气体密度在线监测装置的气室压力传感器与电缆之间的密封损坏导致，更换了压力传感器后，气室压力无泄露的趋势，恢复正常。另三起都是因为盆式绝缘子自身存在缺陷，在内应力和电场作用下导致突然开裂而漏气。裂缝若仅在气室内的盆式绝缘子上，则会导致盆式绝缘子两侧的气室连通，产生内漏现象；在压力作用下，气压低的会升高，气压高的会降低；若裂缝延伸到外壳的金属法兰就可能导致盆式绝缘子两侧的气室不仅内漏，而且会向外泄露。盆式绝缘子裂开后只有将设备停电后更换新的盆式绝缘子，将其两侧气室的SF6气体回收，两气室相邻的气室降压后进行更换，完成更换后抽真空充入SF6气体，静置24小时候进行气密性检查，48小时候进行SF6微水、纯度测试合格后进行耐压试验，合格后方可恢复运行。

2.2电流互感器外壳进水

在一次年度检修期间对1000kVHGIS电流互感器二次绕组进行绝缘电阻试验时，发现部分电流互感器二次绕组绝缘电阻低于相关规程的要求。打开电流互感器端子盒发现内部有积水，拧开绝缘偏低的电流互感器外壳底部螺栓后发现有水流出。开盖检查，证实二次绕组绝缘低是内部进水所致。对其内部进行除水处理，干燥二次绕组恢复绝缘后设备正常。

电流互感器进水的原因是厂家在外壳在设计上，搭接口的方向朝上，防水胶开裂后进水，且未在电流互感器外壳设置呼吸孔，水无法流出或蒸发，造成电流互感器积水，渗入二次绕组内部。

随后厂家重新设计，更换了电流互感器的外壳。将外壳搭接口朝下，避免雨水从接缝处流入。更换了所有外部密封元件。并在内部安装加热器，与呼吸器配合，可随时驱除壳体内部的湿气。在外壳下部增加呼吸阀，其目的一是为了让凝露流出壳体，二是作为CT壳体内腔的呼吸元件。同时在外部加装专用防雨罩。防雨罩分别固定在CT本体两侧。（图4）

2.3刀闸动静触头装配不当

在某次对1000kV主变充电过程中，主变充电53s后突然跳闸，主变本身外观检查和测试均未发现问题，在对主变1000kV高压侧HGIS相关气室测量SF6分解产物时发现一刀闸气室数据异常。开盖检查后发现该刀闸内部动、静触头屏蔽罩对外壳有放电，刀闸壳体内有两段断裂的弹簧，弹簧已被电弧烧损。

进一步检查发现该相刀闸动触头滑动导向杆的固定螺栓松动，导致动触头偏心。在充电过程中，该相刀闸操作后，静触头弹簧断裂，并掉落在刀闸气室内壁。充电后，该相刀闸带电，在弹簧作用下电场畸变，静触头屏蔽罩对气室内壁放电，导致保护动作。

3HGIS设备常见故障检查处理方法[3]

3.1SF6气室微水含量超标处理

微水超标的主要原因是通过密封件泄漏渗入的水分进入到SF6气体中，实践经验证明，气体水分含量高是引起绝缘子或其他绝缘件闪络的主要原因。

对于SF6气体微水超标，通常办法回收SF6气体后，用氮气反复冲洗、干燥、抽真空，再充入新的SF6气体。真空度是控制SF6微水含量的重要保证措施，它不仅能减少SF6气体本身的水分，也减少了气室内因密封性不良等因素所带来的水分。在充气之前应抽真空至真空度应低于100Pa，静置2个小时后，再次读取真空表示数，读数不应该高于静止前测量的示数，方可充入干净的SF6气体。

3.2气体泄露检查处理

这类故障通常发生在组合电器的密封面、焊接点和管路接头处。对于SF6气体泄漏,通常先用SF6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气体并且检查法兰无异常后更换密封圈。

3.3内部放电等故障处理

由于制造工艺等原因，以及现场安装条件复杂，气室内有杂物导致组合电器设备内部放电，或因动、静触头接触不良以及合闸是偏移，导致触头烧毁等故障,是组合电器设备内部放电的主要原因。则必须停电解体后查明原因,针对不同故障,更换相应的部件。GIS设备内部放电后出现跳闸事故，并不能立即判断故障具体位置，通常在故障发生后对其进行测量回路电阻以及检测各气室的分解产物[4]，来检验故障的具体位置，验证推测的故障原因。

4HGIS设备故障预防措施

HGIS设备虽然有许多优点，但一旦发生故障，后果往往很严重。由于某些备品备件现场不便保存，需从厂家直接发货过来，所以修复时间一般很长，设备的长期停运检修对系统的稳定性极其不利，特别是高电压等级设备。因此HGIS设备故障的预防显得十分迫切和重要。

4.1HGIS设备投产前的事故预防

从HGIS设备出现的故障分析情况看其故障的主要原因在于制造安装工艺不合格，因此HGIS设备投产前的安装和试验工作将直接影响以后的安全运行。安装工作应严格按照厂家安装程序和国家有关HGIS设备安装施工规范进行。安装完成后，还必须进行各种检查和试验。

在HGIS设备安装过程中，运行维护单位应加强跟踪并做好详细记录，加强对施工单位安装的监督。投产前应严格按国家有关标准对HGIS设备进行现场耐压试验，还应测量主回路的导电电阻，校验各隔室的密度继电器，检查联锁回路，隔离开关的手动电动操作和断路器的操动试验均应符合相关要求。

4.2SF6气室泄漏的事故预防

HGIS设备是大型内充SF6气体的设备，压力值较高，而且管路接头和密封面较多，在设备长期运行后，由于密封面老化和各种复杂电磁环境的作用，会有泄漏情况发生。由于无法提前检测及预防设备的泄漏，只能在泄漏后及时发现泄漏情况和泄漏点，否则可能导致事故的扩大，因此要提高运维单位的设备基础数据采集和分析的能力。

一是可以在SF6密度继电器指针位置标记，作为气室压力的参考值，发生泄漏时可以立即发现；二是定期对HGIS设备各气室SF6气体压力进行抄录检查，整理压力数据形成气室的压力变化曲线图，发现压力有下降趋势时对该气室进行密封性检查。密封性检查通常采用聚乙烯塑料布局部包扎积累法测定，气密性检查积累时间通常取24小时较为合适。

4.3设备内部放电和局部设备过热的预防

HGIS设备内部放电主要集中在断路器、隔离开关触头，隔离开关绝缘轴等位置。可定期进行回路电阻测量。由于HGIS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接地刀闸进行测量，这样回路电阻值就包括两侧接地刀闸的接触电阻。这个电阻值必须与投产前的测量值以及历史测量值进行比较，必要时比较分析其它类似的回路电阻值。

定期使用红外测温仪对HGIS设备进行红外测量，当HGIS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。

定期或不定期对配有观察孔的隔离开关进行观察，察看其触头表面的颜色，即可判断触头是否受过热。

4.4利用实时在线监测装置

现在变电站装设了越来越多的在线监测装置，如1000kVHGIS设备就安装了SF6气室密度在线监测装置、局放在线监测装置，可以实时监测跟踪设备的状态数据，利用在线监测的数据库，分析设备运行的状态和各监测量的变化趋势，及时发现设备的异常。组合电器的几次漏气事件，都是通过SF6气体密度在线监测装置，运维人员通过认真分析比较一段时间内的气体密度变化趋势，及时发现了设备的漏气情况。

5结束语

HGIS设备是SF6气体作为绝缘和灭弧介质的一种组合电器，具有运行安全可靠、维护工作量少、检修周期长等优点。但是一旦发生故障后，故障的检查处理过程比较复杂，需要注意的环节很多，因此HGIS设备安装质量和平时运行维护很重要，要结合设备的运行情况，采取多种手段加强设备的监视和数据的采集分析，提高设备的可用率。

参考文献

[1]郭日彩，李宝金，李明，500（330）kV变电站典型设计研究与应用[J].电网技术，2005,29（20）：29-37.

[2]罗学琛.SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）[M].北京：中国电力出版社,1998.

[3]张焕青，王浩，丁友，湖北电网GIS常见故障分析及诊断实例[J].湖北电力2014,38(2):55-57.

[4]张晓星，刘春意，曾军，等，SF6放电分解气体组分分析的现状和发展[J].高电压技术，2008,34（4）：664-747.

作者简介

汪杨凯(1981-)，男，湖南耒阳人，硕士，工程师，研究方向为电力系统运行与规划、电力系统继电保护，Email：[e-mail],Mobile:[phone]。

刘志军(1984-)，男，湖北仙桃人，硕士，工程师，研究方向为特高压交流及直流输电系统运行维护。

韩继东（1976-），男，湖北宜昌人，本科，工程师，研究方向为特高压交流及直流输电系统运行维护。