文档介绍：08级电气工程及其自动化专业毕业设计中期报告:
GIS故障诊断研究
学生:张任驰,电气三班,0805020327
指导教师:马宏忠
研究背景
GIS指六***化硫封闭式组合电器,国际上称为Gas Insulated Switchgear “气体绝缘金属封闭开关设备”它是将变电站中除变压器外的电气设备,包括断路器、隔离开关、接地(快速)开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线(三相或单相)、连接管和过渡元件(SF6—电缆头、SF6—空气套管、SF6—油套管)等全部封闭在一个接地的金属外壳内,~。[1]
由全封闭组合电器组成的气体绝缘变电站与常规敞开式户外变电站相比有如下优点:
(1)占地面积和空间显著降低,且随电压的增加而显著减少。以国内桥形接线变电站为例,%,%,%%.
(2)带电体和固体绝缘件全部封闭于金属壳内,不受外界环境条件(例如污染)的影响,运行安全可靠。
(3)SF6断路器开断性能好,检修周期长。
(4)安装方便,GIS一般都在工厂装配后以整体形式或分成若干部分运往现场,故可大大缩短现场安装工作量和工程建设周期。
由于上述优点,自20世纪60年代开始,世界上已有上万个间隔投入使用,电压从60kV发展到765kV。目前国外GIS建设和常规变电站之比约为1:6。对进入城市负荷中心的变电站(包括企业内部的变电站),由于地价和协调环境等要求,GIS已有取代常规变电站的趋势。
然而SF6气体中一旦混入水分、杂质、颗粒或者其他原因造成局部场强过于集中,其绝缘性能会急剧下降。因此对GIS的生产工艺、条件、环境均有较高的要求。但是在GIS的制造和组装过程中,不可避免会留下缺陷,这就为GIS留下了故障隐患。[1]
研究现状
相对分离式敞开设备而言,GIS 的故障极少,一般15~20 年无故障性的检修。运行经验表明,GIS设备在制造、装配以及运行过程中,内部可能产生一些缺陷,给系统带来安全隐患。
通过查询近年来相关资料,将GIS 的内部故障进行了统计。图1 为GIS 设备在运行中存在的各种缺陷,其中颗粒为最常见缺陷。
图1 GIS绝缘故障种类
对于GIS的诊断,主要内容有三个:
(1)检测电弧放电,用光电检测器确定电弧在气室的确切位置;
(2)监视SF6气体,用传感器监视温度、压力和密度,及时掌握气体状态;
(3)测量局部放电,检测方法有电磁式、光电式等。[6]
GIS 设备一旦出现内部故障,则会发生局部放电,如果没有有效手段来检测,只有等到局放发展到一定程度,发生内部闪络造成系统事故,才能发现问题。因此,定期对GIS 进行局放检测十分必要。
通过连续检测,确切地了解运行状况,可以通过趋势分析,识别存在的故障,从而采取必要的措施,改以往的
“定期检修”为“状态检测”,从而提高设备的利用率和节省检修费用。[5]
以下简要介绍国内外GIS主要故障类型及诊断方法的发展。
国内外GIS故障的情况
过去普遍认为 GIS 属于无需检修或检修周期长的设备,但从近 40 年的运行经验来看[7],绝缘故障始终是影响 GIS 可靠性的重要因素之一。1998 年