AE装及运维培训课件-常见故障排查检修.ppt

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1、GIS故障检修探讨,辽宁鞍山供电公司 山东泰开高压开关有限公司,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0.10.5次/年台，即一个GIS设备10年内发生故障的次数平均为15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GI

2、S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。 绝大部分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设备的安全运行是很有必要的。,GIS内

3、部故障检修探讨,常见内绝缘故障的形式： 1、绝缘件外表面闪络 2、绝缘件内部击穿 3、绝缘件受力损坏 4、充气不足导致放电 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,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

4、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应产物 SF6电气设备内部绝缘材料，包括SF6气体和

5、固体绝缘材料两类。 SF6气体是所有SF6电气设备共同的；而固体绝缘材料则不同设备有所不同，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。 1.2.1、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，不发生任何反应，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应；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

6、部分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应，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,1.2.2、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50

7、0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、变压器铜线表面，作为匝层间

8、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这三个指标就基本代表了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）发展的程度。,SF6气体分析应用实例1,1.4、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） 1.4.1、德州天衢现场耐压异常排查定位。 2009年9月份，德州

9、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。经对比分析确定：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。,S

10、F6气体分析应用实例2,1.4.2、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。 经对比分析确定：5#气隔为故障气隔。 而后解体检查，准确发现了

11、雷击损害故障点。,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及检修周期 2007年国家发改委颁发实行的DL/T1054-2007“高压电气设备绝缘技术监督规程”和2005年6月国网公司颁发的“十八项电网重大反事故措施”都提出了开展SO2、H2S等分解产物含量的检测。IEC60480-2004“六氟化硫电气设备中气体检测和处理导则及其再利用规范”中提出了SO2、SOF2和HF的最大可接受的浓度。 由于： 1）故障初期所产生的分解产物的浓度小。 2）F-03吸附剂能吸附分解产物。 3）预试周期长。 因此，要检出内部早期故障就必须严格控制分解产物的浓度。福建、广东和安徽都制定

12、了监督标准，根据对近万台设备的检测数据和70起故障实例进行统计分析后，提出了下表（表1）-分解产物浓度正常值：,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,GIS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,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

13、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-high frequency 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，能激励起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G

14、IS内部，即使少量的干扰信号进入GIS，其频率也远低于特高频（3003000 MHz）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,2.1.4超高频带电检测技术具有以下特点： （1）传感器接收UHF

15、频段信号，避开了电网中主要电磁干扰的频率，具有良好的抗电磁干扰能力。 （2）根据电磁脉冲信号在GIS内部传播特点，利用传感器接收信号的时差可进行故障定位。 （3）根据放电脉冲的波形特征和UHF信号的频谱特征，可进行故障类型诊断。 （4）UHF传感器的有效检测范围大，检测点少、效率高，适用于自动在线监测系统。,GIS内部故障查找手段-超高频局放测试法,2.1.5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-2010型巡检式GIS局部放电在线监测装置。 TKHD-2

16、020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-2010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-2020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

17、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,2.1.6、应用TKHD-2020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。 2009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-2020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

18、“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，基本可以 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

19、其读数判断。但应注意避免密度控制器太阳直晒，否则易产生误判） 检查是否漏气，根据漏气情况具体处理； 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拆除， 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，可拆除顶丝打开连接面1 更换密控器。否则说明截止阀失效

20、 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）铸件表面漏气（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

21、） 1）超标不严重，更换或干燥SF6气体； 2）超标严重，抽真空，更换或干燥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、GCB CT26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

22、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

23、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

24、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。 按分闸按钮电磁铁动作，而分闸保持掣子不脱扣，应先观察分闸掣子是否为分闸保持掣子充分让开空间，不能让开说明分闸掣子有问题；如已让开而不能脱扣说明大拐臂的滚子与分闸保持掣子的摩擦转角或摩擦力过大（如分闸保持掣子的滚针轴承坏），可先更换分闸保持掣子或轴承试验。

25、 如分闸过程中停止，应为输出轴卡滞或传动卡滞。可根据分闸的程度和具体情况逐一排除（轴承-油缓冲-传动拐臂-本体内部件）。,7、空合（机构完成合闸动作，而本体未合闸或合闸不能保持）： 1）凸轮与拐臂滚子间隙过大,调整此间隙；（23mm） 2）合闸保持挚子坏或磨损严重，不能合闸保持，更换合闸挚子； 3）与合闸保持挚子扣接的滚轮（大拐臂上的）内的滚针轴承坏，更换滚针轴承； 4）分闸挚子不复位（复位弹簧失效或分闸挚子卡滞）或分闸挚子坏，更换复位弹簧或分闸挚子，有卡滞的查明卡滞原因并修复。,8、合闸弹簧不储能或储能不到位： 1）控制电机的自动空气开关在“分”位置或储能回路电源断线。 2）检查控制回路，是

26、否有接错、断路，进行针对性处理。 3）接触器触点接触不良，更换接触器。 4）行程开关切断过早，应予调整，并检查行程开关触点是否烧坏，有烧伤要予以更换。 5）储能电机烧坏，更换电机。 6）检查机构储能部分，有无卡阻、零部件破损等现象，如有予以排除。,具体分析： 弹簧机构无能量而电机不动作，应分别查找：电源-行程开关-接触器-电机-连接导线。 手动储能而无法转动储能工具，说明棘爪轴卡滞或储能轴卡滞。 如电机转动、棘爪动而不储能，则先观察棘轮有无崩齿现象。 观察储能过程中有无异常声响或金属屑掉出，如有，一般为储能轴内件有故障。,上述的故障查找及维修仅为概括性叙述，如现场发生任问题，都应及时和我公司联系，并采取安全措施，以免造成更大的事故和损失。,山东泰开高压开关有限公司,真诚欢迎各位领导专家到我公司参观指导。 技术服务电话：0538-6313636 谢谢！,