GIS（Gas Insulated Switchgear）氣體絕緣組合開關(guān)設(shè)備就是將變電站中除變壓器外的所有電氣設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等等，密封于以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)、以環(huán)氧樹脂絕緣體作支撐和隔板的接地金屬外殼內(nèi)。由于其占地少、運(yùn)行可靠性高、不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)，近年來在新建變電站中被大量采用。

由于設(shè)備制造缺陷、安裝工藝等原因，GIS設(shè)備發(fā)生故障的事件也時(shí)有發(fā)生]，并且由于GIS設(shè)備所有元件均處于密閉金屬殼體內(nèi)，運(yùn)行人員無法直接觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，給電網(wǎng)調(diào)度事故處理帶來很大難度。隨著GIS設(shè)備在電網(wǎng)中的比重逐年增加，出現(xiàn)事故的幾率也越來越大，將對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行帶來較大影響。

1 220kV母線故障的事故處理

對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度人員，事故處理的基本要求是準(zhǔn)確性和及時(shí)性，并堅(jiān)持保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備的基本原則。通常的事故處理分為三個(gè)階段：

第一階段：采取各種手段保持無故障系統(tǒng)及設(shè)備的正常運(yùn)行，消除設(shè)備過載，抑制事故發(fā)展和擴(kuò)大，調(diào)整電網(wǎng)潮流及電壓、頻率參數(shù)，使電網(wǎng)具備承受再次故障沖擊的能力。

第二階段：通過保護(hù)動(dòng)作情況以及其他事故現(xiàn)象盡快查找并隔離故障點(diǎn)。

第二階段：選取最佳恢復(fù)策略，盡快恢復(fù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，盡可能保持對(duì)用戶的連續(xù)供電。

母線故障是較嚴(yán)重的電網(wǎng)故障，涉及多個(gè)元件跳閘，對(duì)電網(wǎng)的影響較大，事故后的恢復(fù)操作也比較復(fù)雜。目前我國(guó)220kV變電站主要為雙母線接線方式，本文也主要對(duì)該接線方式的母線事故進(jìn)行分析。

對(duì)于雙母線接線常規(guī)變電站的單母線失壓事故，在經(jīng)歷事故初期的電網(wǎng)調(diào)整，保持無故障系統(tǒng)及設(shè)備的正常運(yùn)行后，一般都能在故障設(shè)備區(qū)找到事故痕跡，如瓷瓶閃絡(luò)痕跡、飄浮物放電等，并判斷失壓母線是否可以試送電。

若能試送電則可進(jìn)行恢復(fù)送電操作，只需將跳閘開關(guān)按一定順序合上即可；若不具備試送條件，在用隔離開關(guān)對(duì)故障點(diǎn)實(shí)施隔離后，可將跳閘元件直接倒至正常母線恢復(fù)運(yùn)行，即先拉開失壓母線側(cè)母刀閘，再推上正常母線側(cè)母刀閘，然后合上開關(guān)恢復(fù)送電。

對(duì)于雙母線接線GIS變電站的單母線失壓事故，在完成第一階段的事故處理后，由于GIS母線處于密閉金屬殼體內(nèi)，無法觀察設(shè)備運(yùn)行情況，難以準(zhǔn)確找到故障位置并進(jìn)行有效隔離，從而給后續(xù)的事故處理帶來困難。若處理不當(dāng)還可能造成另一段母線失壓而導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

由于GIS變電站無法直接觀察設(shè)備狀況，發(fā)生事故后只能通過繼電保護(hù)動(dòng)作情況初步判斷故障范圍。圖1為雙母線接線220kVGIS變電站一次主接線示意圖，GIS設(shè)備一般在開關(guān)兩側(cè)均裝有CT，近母線側(cè)CT為線路或主變保護(hù)用，遠(yuǎn)母線側(cè)CT為母差保護(hù)用，保護(hù)之間有重疊區(qū)域，可以避免出現(xiàn)死區(qū)。

圖1 220kVGIS變電站一次主接線示意圖

如圖所示，Ⅰ區(qū)內(nèi)發(fā)生故障僅線路（主變）保護(hù)動(dòng)作，Ⅱ區(qū)內(nèi)發(fā)生故障母差保護(hù)、線路（主變）保護(hù)均動(dòng)作，Ⅲ區(qū)內(nèi)發(fā)生故障僅母差保護(hù)動(dòng)作。本文只討論Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)內(nèi)故障。

若事故時(shí)母差保護(hù)、線路（主變）保護(hù)均動(dòng)作，此時(shí)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況僅能判斷故障在Ⅱ區(qū)內(nèi)，即某間隔內(nèi)兩個(gè)CT之間。此時(shí)故障點(diǎn)范圍較小，相對(duì)容易處理。可立即將該間隔開關(guān)兩側(cè)刀閘拉開以隔離故障點(diǎn)，然后對(duì)失壓母線進(jìn)行試送，試送成功后即可恢復(fù)各跳閘元件。

若事故時(shí)僅有某段母線母差保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況僅能判斷故障在Ⅲ區(qū)內(nèi)。存在兩種可能：一種可能是故障點(diǎn)在該段母線及其連接線上，另一種可能是故障點(diǎn)在某間隔兩個(gè)母刀閘公共部分，如圖中的a點(diǎn)。

如果是第一種情況，則可直接將跳閘元件倒至正常母線送電。如果是第二種情況，若故障在a點(diǎn)，若試圖將線路1倒至正常母線送電，會(huì)導(dǎo)致將正常母線通過刀閘合到故障點(diǎn)上使正常母線失壓，從而導(dǎo)致事故擴(kuò)大。由于無法確定故障點(diǎn)的確切位置，為了避免新的故障沖擊和事故擴(kuò)大，既不能對(duì)失壓母線送電，又不能直接將跳閘元件倒至正常母線。

通常若跳閘元件停運(yùn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響在可以接受的范圍內(nèi)，不急于送電，可待對(duì)各氣室氣體取樣分析縮小故障點(diǎn)范圍后再安排送電方案。

若跳閘元件停運(yùn)對(duì)電網(wǎng)安全影響較大，需要立即送電，應(yīng)先將該元件母線側(cè)刀閘拉開，用對(duì)側(cè)電源對(duì)母刀閘公共部分進(jìn)行試充電，試充電時(shí)須有可靠速斷保護(hù)，對(duì)于線路間隔可利用線路對(duì)側(cè)的距離Ⅱ段手合加速保護(hù)，對(duì)于主變間隔應(yīng)將相應(yīng)后備段保護(hù)改短延時(shí)后進(jìn)行試充電。充電成功后方可推上將該元件的正常母線側(cè)母刀閘，將該元件倒至正常母線送電。

2 典型案例分析

2009年8月29日02時(shí)00分，河南電網(wǎng)鄭東新區(qū)康盛熱電廠升壓站（GIS設(shè)備，雙母線布置，ZF11-252(L)型，平高集團(tuán)2006年6月出廠安裝）220千伏北母失壓，雙套母差保護(hù)正確動(dòng)作，選相C相，造成康220開關(guān)、Ⅱ康濱線、康高備變跳閘。因事故前康盛電廠兩臺(tái)機(jī)組均在檢修狀態(tài)，事故對(duì)電網(wǎng)影響不大。

事故后立即將廠用電倒至備用電源帶，后運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)母聯(lián)北刀閘氣室補(bǔ)氣報(bào)警發(fā)，就地檢查SF6氣體壓力由0.45MPa下降至0.2MPa，并在幾分鐘后下降至零，初步確定故障在此氣室內(nèi)。因事故后跳閘元件影響較小，為確保安全，未進(jìn)行倒母線對(duì)Ⅱ康濱線、康高備變進(jìn)行送電。

后將康220kV升壓站全停轉(zhuǎn)檢修，經(jīng)廠家解體設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，康220北刀閘與CT之間的C相絕緣隔板墊子有明顯放電痕跡，檢修處理完畢并經(jīng)耐壓試驗(yàn)合格后恢復(fù)送電。

2010年7月18日19時(shí)54分，河南電網(wǎng)洛陽地區(qū)220kV鐵門變東母失壓，母差保護(hù)動(dòng)作，選相AB相，事故造成鐵220開關(guān)、Ⅰ砥鐵-2開關(guān)、Ⅰ順鐵-2開關(guān)、牡鐵-2開關(guān)、鐵223開關(guān)跳閘。19日01時(shí)，運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)Ⅰ砥鐵-2、Ⅱ順鐵-2間隔之間母線段外殼上有拳頭大掉漆。

由于Ⅰ順鐵線、牡鐵線、鐵#3主變的停運(yùn)對(duì)洛陽地區(qū)電網(wǎng)影響較大，若不及時(shí)加入運(yùn)行將導(dǎo)致減供負(fù)荷和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，根據(jù)運(yùn)行人員的發(fā)現(xiàn)可判斷故障點(diǎn)在母線段上的可能較大，于是對(duì)上述三個(gè)元件采用上文所分析的方法對(duì)各間隔母刀閘公共部分試充電正常后將三個(gè)元件倒至220kV西母加入運(yùn)行，使事故的影響降到最低。

后將鐵門變220kVGIS東母線轉(zhuǎn)檢修，解體設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)220kVGIS東母線GM13氣室段A、B兩相靜觸頭與導(dǎo)體接觸處燒損， GM13氣室與GM14氣室之間盆式絕緣子有燒痕，其他間隔氣室設(shè)備正常。至7月25日搶修工作結(jié)束全部恢復(fù)送電。

3 結(jié)論及建議

由于GIS設(shè)備與室外設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)有較大差異，事故情況下無法直觀、快速查找出故障點(diǎn)，傳統(tǒng)的母線事故處理方法對(duì)GIS設(shè)備不完全適用，甚至有可能造成事故擴(kuò)大。根據(jù)本文的分析，對(duì)于220kV雙母線接線方式GIS母線故障的事故處理主要結(jié)論如下：

1） GIS母線故障一般為永久性故障，若事故時(shí)僅有母差保護(hù)動(dòng)作，一般不考慮對(duì)失壓母線進(jìn)行試送電（充電到故障點(diǎn)上對(duì)電網(wǎng)沖擊太大且可能進(jìn)一步損壞設(shè)備）；

2）母線失壓后應(yīng)盡快通過各種直接或間接的手段查找或排除故障點(diǎn)，為后續(xù)事故處理提供參考；

3） 若母線失壓后某跳閘元件對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響較大，必須盡快恢復(fù)運(yùn)行，可將該元件倒至正常母線恢復(fù)送電。但需用外部電源對(duì)該元件間隔母刀閘公共部分進(jìn)行試充電，確認(rèn)該元件間隔母刀閘公共部分無故障后方可進(jìn)行倒母線操作。

鑒于GIS設(shè)備的特點(diǎn)及其對(duì)事故處理的影響，建議今后對(duì)于重要GIS變電站應(yīng)研究配備設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)GIS氣室內(nèi)氣體參數(shù)以及內(nèi)部設(shè)備情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)分析，目前已有相關(guān)的研究和應(yīng)用[3] [4]。這樣在正常運(yùn)行情況下可以提早發(fā)現(xiàn)和處理缺陷，在事故情況下可以迅速確定故障點(diǎn)，加快事故處理和恢復(fù)進(jìn)程。

目前，河南省電力公司已針對(duì)本文所分析的情況出臺(tái)了相關(guān)運(yùn)行規(guī)定，并在調(diào)度規(guī)程修編中補(bǔ)充相應(yīng)條款。

（編自《電氣技術(shù)》，作者為陳楷、王卉。）