中国电力教育ＣＥＰＥ ２０１０年第３１期总第１８２期 ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－００７９．２０１０．３ｔ．１１６ 变电站ＧＩＳ组合电器ＳＦ６压力指示异常分析及对策 段涛 卢光宇 闫大振 摘要：通过ｓ （六氟化硫）！孳度继电器压力表读数误差，详细分析了变电站ＧＩＳ组合电器２２０ｋＶ母线ＳＦ。气体压力指示异常的原因， 阐述了压力指示不准确产生的危害，并提出应对措施，在实际运用中取得了良好的效果。 关键词：ＧＩＳ组合电器；ｓＦ。气体压力；布尔登管 作者简介：段涛（１ ９７９一），男，山东东营人，山东电力超高压公司，技师，主要研究方向：变电站运行；卢光宇（１９７５一），男，山东济南人， 山东电力超高压公司，高级工程师，主要研究方向：继电保护及变电运行维｛户ｏ（山东济南２５００２１） ＳＦ＾全封闭组合电器（Ｇａｓ ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｍｅｔａ卜ｅｎｃｌ０ｓｅｄ 通过巡视记录可画出１Ａ、２Ｂ母线第三气室不同季节的压 Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ简称ＧＩＳ），由于占地面积小，运行安全可靠，检 力变化如下图所示。 修周期长，安装方便而被广泛采用。 ＧＩＳ设备是依靠罐体内 ＳＦ 气体达到绝缘的效果，ＳＦ 由于优异的灭弧Ｉ生能，绝缘强度 。 一 一 一 、》 ： 一 慧高，在大气压下为空气的３倍。特别是当ＳＦ 气体由于放电或 电弧作用出现离解时，热传导性能好且易复合。因此ｓ 气体 压力的大小直接影响ＧＩＳ设备的绝缘性能。一般来说，灭弧气 室ｓＦ＾气体压力额定为Ｏ。５＋０．０２ＭＰａ，报警值为０．４５ＭＰａ。［２１ 当压力降低至０．４ＭＰａ时，ＳＦ 气体将失去应有的绝缘作用，如 一 ／一 ／ 一 ＼ －一 。 ∥。 ＼／ ７ ００ 】０ ３０ ｌ ９ ３０ 图１夏季１Ａ一３气室压力变化曲线（南侧母线） 不及时处理将会引起ＧＩＳ断路器等设备的高热，容器内压增大， 有开裂和短路爆炸的危险发生。 山东油城５００ｋＶ变电站的２２ＯｋＶ设备就是采用新东北电 气高压电气有限公司生产的ＺＦ６Ａ－２５２型ＳＦ 封闭式组合电器， ２００９年６月建成投运，接线方式为双母线双分段，分别命名为 １Ａ母线、ｌＢ母线、２Ａ母线、２Ｂ母线，４段母线通过两个分 段开关和两个母联开关连接，正常时４段母线并列运行。 一７．００ ｌ０ ３０ ｌ ９：３０ 图２夏季２Ｂ一３气室压力变化曲线（北侧母线） 、ｓＦ 密度继电器压力指示异常 ｊ一。＼ —■曩一ｌ１ －一Ｚ ／ ２２ＯｋＶ ＧＩＳ设备自投入运行以来，在巡视过程中密切观察 母线气室的ＳＦ 密度继电器，发现表计气体压力指示异常。以 １Ａ、２Ｂ母线为例（母线东西走向，１Ａ、ｌＢ母线在南侧，２Ａ、 ２Ｂ母线在北侧，每段都分５个气室），下面是几次典型的巡视 记录，如表１、表２所示。 表１夏季巡视记录 时间 天 ＳＦ＂ 气体压力（ＭＰａ） ２００９拄 气 ｌＡ～１ ｌＡ一２ ｌＡ一３ ｌＡ一４ １Ａ一５ ２Ｂ一１ ２Ｂ一２ ２Ｂ一３ ２Ｂ ４ ２Ｂ一５ ０７．０８／０７：００ 睛 ０．４８ ０．４９ ０．５１ Ｏ．５２ Ｏ．５ｌ ０．５ｌ Ｏ．５２ ０ ５２ ０．５１ Ｏ．５０ ０７．０８／１０：３０ 睛 ０．４４ ０．４６ ０．４６ ０．４７ ０．４５ ０．４８ ０．４７ ０．４６ ０．４８ ０．４８ ＼ … ＼ ｌｉ ． ． ７：００ １０：３０ Ｉ９：３０ 图３冬季１Ａ一３气室压力变化曲线（南侧母线） 蠢 一 一 ０７．０８／１９：３Ｏ 睛 ０．５１ ０．５ｌ ０．５２ Ｏ．５２ Ｏ．５２ ０．５Ｏ ０．５１ ０．５２ Ｏ．５０ ０．５２ ０７．１３／０７：００ 阴 Ｏ．Ｓ０ Ｏ．５０ ０．５０ Ｏ．５１ ０．５２ ０．５ｌ Ｏ．５２ ０．５２ ０．５ｌ Ｏ．５０ ０７．１３／１０：３０ 阴 ０．５０ ０．５ｌ ０．５２ ０．５ｌ ０．５１ ０．５０ ０．５ｌ ０．５２ ０．５０ Ｏ．５１ ０７．１３／１９：３０ 阴 ０．５０ Ｏ．５０ ０．５１ ０．５２ ０．５２ Ｏ．５ｌ ０．５ｌ ０．５１ ０．５０ ０．５０ 。 。¨ ≯ 嬲 ｌｌ 囊。 表２冬季巡视记录 时间 天 ＳＦ 气体压力（ＭＰａ） ２０１０拄 气 １Ａ～１ ｌＡ．２ １Ａ一３ ｌＡ一４ １Ａ一５ ２Ｂ一１ ２Ｂ ２ ２Ｂ一３ ２Ｂ一４ ２Ｂ ５ ７。＿】ｕ 】ｕ ｕ Ｉ 。 ” 图４冬季２Ｂ－３气室压力变化曲线（北侧母线） ０１．１７／０７：００ 睛 ０．５１ Ｏ．５Ｏ ０．５ｌ Ｏ．５３ Ｏ．５２ ０．５０ Ｏ．５２ ０．５２ Ｏ．５１ ０．５０ ０１．１７／１Ｏ：３０ 睛 ０．４６ ０．４５ ０．４５ ０．４７ ０．４７ ０．５１ ０．５２ Ｏ．５３ Ｏ．５ｌ ０．５ｌ Ｏ１．１７／ｌ９：３Ｏ 晴 Ｏ．５２ ０．５１ ０．５３ Ｏ．５３ Ｏ．５３ Ｏ．５ｌ ０．５２ ０．５３ ０．５０ ０．５２ ０１．２５／０７：０Ｏ 阴 ０．５１ ０．５０ ０．５ｌ ０．５２ Ｏ．５ｌ Ｏ．５０ Ｏ．５ｌ ０．５２ Ｏ．５ｌ Ｏ．５０ ０１．２５／１０：３０ 阴 Ｏ．５０ ０．５１ ０．５２ Ｏ．５２ Ｏ．５２ ０．５ｌ ０．５２ Ｏ．５２ ０．５１ ０．５１ 从图１、图２、图３、图４可以看出，ｌＡ、２Ｂ母线第三气 室在天气良好的情况下气体压力变化较大，上午压力较低，临 近报警值，但晚上压力回升，甚至高出早晨时的压力值；夏季 Ｏ１．２５／１９：３０ 阴 ０．５１ Ｏ．５０ ０．５ｌ Ｏ．５３ Ｏ．５２ ０．５１ ０．５ｌ Ｏ ５３ ０．５０ Ｏ．５Ｏ 南北两侧母线都有这样现象，而冬季只有南侧母线会有这样现 豳 ＣＥＰＥ中国电力教育 丽 丽 广一 象。在阴雨天气时，气体压力变化不明显，压力正常。 二、ｓＦ。密度继电器压力指示异常原因分析 ＳＦ 密度继电器压力指示低可能出现的原因有以下两种。 （１）ＧＩＳ设备有漏气现象。 （２）ｓ 压力表计显示不准确。 从ＧＩＳ设备检漏结果来看，没有发现漏气点，晚间压力回 升也同样证明没有漏气。这样唯一可能的原因就是ＳＦ 密度继 电器压力指示不准确。要找到ＳＦ 密度继电器指示不准确的原 因，需要从ＳＦ 密度继电器的工作原理来人手。 由于环境温度变化而引起气体压力变化，为保证其指示 图６红外测温３１２．８ｋ压力表指示０．４９ＭＰａ数值 一 的稳定，ＳＦ 密度继电器内部设置了温度补偿功能的双金属片， 所以密度继电器指示的压力是经温度补偿，折算到２０￣Ｃ时的压 力值。 环境温度高于校正温度（２０￣Ｃ）时，密封在壳体中的气 体气压会高于校正压力。这时，双金属片的温度补偿发挥作用， 使压力示值仍为２０￣Ｃ状态的压力值。口 如图５所示，当环境温 度上升并导致实际的压力上升时，布尔登管向增压方向伸展， 布尔登管将压力变化转换为机械运动的一种感压元件，该元件 由弯曲的弹性金属管构成。双金属片也以相同程度向负方向伸 展，从而实现温度补偿功能，使指针位置不因温度变化而波动。 温度下降时则情况相反。 阿ｔ 双金属片构造 高温时 低温时 指示增加） （指示减低） 图５ ＳＦＢ密度继电器压力指示原理示意图 因为密度继电器温度补偿的温度是取自压力表本身，气体 的温度与密度继电器本身的温度如果不同，那么温度补偿将会 出现误差。实践证明，不管是冬季还是夏季，当太阳直射时， 显然压力表温度较高，而气室罐体由于体积较大、遮挡物较多 温度上升缓慢，造成压力表本身温度高于气体温度，从而造成 密度继电器指示数值降低，但此时并没有漏气。 三、ｓＦ。密度继电器压力指示异常实例分析 为进一步验证理论分析的正确性，通过红外测温、理论计 算进行详细分析。根据气体压力公式ＰＶ＝ｎＲ７’，在密闭空间内 的气体气体压力与温度的关系为： ：罂。因为气室体积不变， 等笋为一恒定数值，即气体压力与温度成正比。 图６为压力表、气室测温（绝对温度）和压力表指示数值。 此时，压力表温度与气室温度相差不大，假设气室内压力为Ｐ ， 补偿到２０１２时的压力为 。，由此得出： 圈 ３０９．８—２７３．１５＋２０ 气体压力表读数为Ｏ．４９ＭＰａ，对应的温度为３１２．８ｋ，假 设在该温度下对应的压力为Ｐ ，则可以得出： ＿垦一一一３ｌ２．８—２７３．１５＋２０ Ｑ． 但是，此时３０９．８ｋ温度下的气体压力，用的是３１２．８ｋ温 度的补偿，压力表的温度补偿系统认为此时的压力为３１２．８ｋ温 度下的压力，由此得出Ｐ２。＝０．４９４ＭＰａ，也就是说如果此时压力 表的问题如果与气室温度一致，补偿到２０＂Ｃ时的压力指示值应 该为Ｏ．４９４ＭＰａ，非常接近额定压力０．５ＭＰａ。 图７红外测温３２０。ｌｋ压力表指示０．４８ＭＰａ数值 —．ｎ 图７中压力表与其实压力温度相差大约８ｋ，因为 为定 值，由计算可以得出，３１２．２ｋ温度下的压力如果用３２０．１ｋ的 温度补偿，其压力值为０．４８１６，与压力表指示数值非常相符。 由此可以得出，如果压力表的温度比气室压力高，因为温 度补偿的原因会造成压力表指示数值偏低，温度相差越大，偏 低的幅度越大，如果温度相差较大，压力降到超过报警值，就 会误发报警信号。同理，如果压力表温度比气室温度低，压力 表指示数值将偏高。 有了这样的结论，就很容易解释气体压力表指示异常的原 因：在有太阳直射的情况下，压力表温度上升较快，而气室罐 体由于体积大、有遮挡物等原因，温度上升较慢，造成压力表 温度较气体温度高，造成压力指示偏低。晚上由于气温降低， 压力表温度降低，而气室罐体温度降低慢，造成压力表温度比 气体温度稍低，压力指示稍微偏高。在阴雨天气时，由于没有 太阳直射，两者温度相差不大，压力指示保持稳定。南侧母线 压力指示异常较北侧母线严重，也是同样的道理。 四、ｓＦ。密度继电器压力指示异常造成的危害及应对措施 ｓＦ６气体压力指示异常，使得运行人员难以判断是否有漏气 发生，给ＧＩＳ组合电气设备日常运行维护带来很大的困难，实际 工作中经常有漏气而不能及时发现或者没有漏气压力低报警的 情况，既带来不必要的工作量，又给安全生产造成很大的隐患。 中国电力教育ＣＥＰＥ — ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－００７９．２０１０．３１．１１７ 萌 酉 电气设备故障诊断的现状与发展趋势 黄文生 摘要：近年来，供电负荷激增，电气设备出故障频率加大，而科技进步日新月异，电力设备更新换代步伐加快，故障模式趋于复杂化， 对故障诊断技术的创新性要求极高。随着国家技术创新不断进步，必须加大对电气设备诊断的技术支持。未来电气设备诊断必定迎来信 息化时代，如何在传统诊断技术基础上进行技术创新，将诸如电流法、扰功法、表测法等基础诊断手段与信息技术成功融合，是未来电 气设备诊断技术的变革趋势。本文着重分析电气设备故障诊断技术的水平现状，并分析今后如何在电力设备诊断技术方面追求技术创新。 关键词：电气设备；故障诊断；信息化 作者简介：黄文生（１ ９６４－），男，福建连城人，龙岩卓鹰制铁有限公司，工程师，主要研究方向：电气研究方向。（福建龙岩 ３６４０００） 一、电气设备常见故障分析 机内不同绝缘结构又构成了独立的电机绝缘系统，又有保证各 １．设备绝缘故障 个部位正常运转的基本机械系统和通风散热系统。这类故障的 由于电气设备长期处于高电压和强电场作用下，电气绝缘 特点是隐蔽性强，对检修技术要求比较高，既需要具备灵活操 是一项重大问题，这也是电气设备故障诊断的重中之重，因为 作设备的技术，而且需要具备很丰富的电气设备检修经验。高 一旦绝缘问题出现隐患，不仅影响正常的供电用电，更易引发 压断路故障也是一种较为常见的设备故障，如缺油情况下断流， 重大事故。 而电弧不熄灭，容易烧毁设备，甚至引起爆炸；另外，断路器 绝缘故障主要分为以下几种：变压器绝缘故障；电压、电 绝缘子破坏，拉杆瓷瓶断裂，橡皮密封垫有缺陷等也属于高压 流互感器绝缘故障；电力电缆绝缘故障。这其中引发绝缘故障 断路方面的故障。 的主要因素是设备老化，密封不严，容易受外界异物侵蚀，使 ．设备发热故障 设备丧失绝缘能力，其中以高压电流互感器最为关键。因为电 由于电气设备进行的是能量的转换和传递程序，发热因素 压电流互感器属于电气设备的核心部位，承受负荷最大，老化 对电气设备的破坏性极大，热故障在电气设备故障诊断中起到 速度快，而高压电流互感器的绝缘为电容均压结构，高压引出 关键性作用。 部件，特别是６０ｋＶ及以上的高压套管均采用绝缘材料为油浸 受潮这种事故约占事故总数的百分之三十。 ２．设备机械故障 综上所述，电气设备的故障模式具有多样性，因此在进行 材料和胶纸材料电容型结构，密封效果不是很好，运行时进水 电气设备诊断时必须多角度、全方位综合考虑。 二、电气设备故障的诊断现状 １．绝缘故障通常采用断路法 断路法，即将用电设备所有输电线路依次分阶段断路，以 设备机械故障主要有电气设备的振动、磨损、疲劳等，特 别是电机（发电机、高压电动机）的故障。 此判断绝缘故障出现的区域。通过断路法检测到某区域的确存 我们知道，电机是由定予、转子和轴承装置构成，在电机 在绝缘故障，进行标示，然后再用表测法，锁定具体位置，作 的工作系统中存在相互独立的电路和一个耦合电路的磁场，电 更精确的诊断和修复。这种检测方式简单易行，操作简便，对 为解决这个问题，提高ＳＦ 密度继电器压力指示的准确性， 异的方法，设计制作了遮阳罩，装设在ＳＦ 密度继电器上，减 影响较大，因此，采取加装遮阳罩等方法，解决了读数不准的 笔者从原理分析的基础上，采用减小气体压力表与气体温度差 问题，有效提高ＧＩＳ组合电气设备的运行稳定性。 少太阳直射，尽可能使得ＳＦ 密度继电器的温度与气室罐体温 度一致。实践证明，遮阳罩效果良好。 五、结论 随着社会经济的快速发展，用电负荷的不断增长，对供电 参考文献： ［１１气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程［Ｍ］北京：中国电 力出版社，２００６ ［２】电气装置安装工程电气设备交接试验标准［Ｍ］北京：中国计划 ［３］ｓＦ盔｝度继电器安装使用说明书［Ｍ］．沈阳：新东北电气（沈阳）高 （责任编辑：郝魁府） 可靠性的要求越来越高。ＳＦ 气体是迄今最理想的绝缘及灭弧 经济出版社１９９１ 介质，ＧＩＳ组合电气设备的稳定运行，对提高供电可靠性有着直 以数据计算分析，得出ＳＦ 气体继电器压力表受周围环境温度 接的影响。通过设备日常巡视维护发现为课题，进行原理并加 压电气有限公司，ｊ９９９．