110kV以下GIS断路器拒动故障分析与优化

严健雄

摘 要

GIS断路器由于结构紧凑、体积较小、安全性高、无需布线等优势而在智能电网中得到了广泛的应用。与此同时也由于此种无线传输方式增加了讯号传输系统的复杂度，而容易产生一定的问题。除了传统断路器拒动故障因素之外，我们在考量GIS断路器故障时还应该对通讯及环境原因加以注意。基于上述背景，本文按照产生故障原因进行划分，对其故障进行分析，并以此为基础探究有效的优化方法。

【关键词】GIS 断路器 拒动故障 优化分析

1 引言

随着智能电网的建设加速，基于GIS通讯体系的远程控制系统得到了广泛的应用。此种控制系统虽然在效率、体积以及便捷性等方面存在一定的优势，但是依旧由于系统的复杂性以及相关讯号的干扰而产生一定的问题，其中最为常见的故障为断路器的拒动。现阶段针对断路器拒动问题的研究相对较多，但是也缺乏处于对GIS系统的特殊性考量。

为此，本文基于具体的工作经验，探究在110kV以下的GIS断路器常见的拒动故障原因，并就其可能进行的后续优化加以分析，旨在为实际工作提供必要指导。

2 GIS断路器拒动故障分析

从实践经验的角度来看，GIS断路器拒动原因大致可以分为系统类原因、通讯类原因以及环境类原因等三种。而不同的问题原因所产生的故障表现也存在一定的差异，这往往是现场故障判断的有效依据。根据上述三方面的分类，其具体的故障分析如下：

2.1 系统类故障

所谓的系统类故障主要是指断路器自身发生的故障。在实践中主要表现为在接收到动作指令后无法产生有效的动作，进而形成拒动故障。

从原因的角度来进行分析大致分为如下三个方面：

2.1.1 机械结构黏连

断路器基于弹簧机械与电磁铁继电器配合提供动力形成分合闸动作，由于长时间使用老化锈蚀或者外力作用等原因形成了机械黏连，增加了运动阻力且高于系统所能够提供的动力，进而形成拒动。

2.1.2 电压扰动

在断路器内会由于感应电压或电容分布电压等影响而产生电流，外部运行环境中也会产生复杂的电磁干扰，上述因素减小了电磁铁的动作力度，使其不能触发机构动作，进而形成拒动。

2.1.3 机械结构损坏

由于外力等因素导致操动机构的传动结构发生损坏，即使是采用现场手动也很难予以恢复。

2.2 通讯类故障

所谓的通讯类故障主要是指以GIS为核心的通讯系统出现了故障。断路器无法接收有效的控制信息，进而产生拒动。此种模式的典型表现是现场手动操作动作正常而远控不动作，或者GIS系统无法对GIS设备进行有效的讯号检测。

产生此种现象的原因绝大部分是由于GIS设备的控制系统损坏所造成。同时也可能是线路松动、信号强度、电场场强干扰等因素。

2.3 环境类故障

所谓的环境类故障主要是指由于外部或者设备内部的运行环境不遵从而导致的断路器失效，进而产生的拒动故障。从实践角度来看，其往往是一种长效且微弱的影响，往往来源于水气、密封等因素。

GIS斷路器，因设计不完善易导致箱体内进水和潮气入侵，具体有如下情况：

（1）温湿度感应器的探头只安装在相应间隔的汇控柜中，机构箱内没有感应探头，无法真实反应机构箱内部温湿度变化的情况；

（2）同间隔的汇控柜全部机构箱的加热使用一路电源、同一个加热回路的开关控制，若出现空开故障，则整个间隔无法有效加热；

（3）GIS机构箱密封部位涂敷的防水胶局部龟裂，机构箱前门的密封条老化、龟裂，机构箱后盖板密封不良或观察窗上的密封圈老化、龟裂，导致水分和潮气进入；

（4）机构后侧进入箱体内的控制电缆和穿线管间封堵处有孔隙，随着温度升高使电缆沟的潮气进入箱体。

3 GIS断路器拒动优化

针对故障的不同表现方式可以确定不同的故障成因，而基于问题产生原因的优化方式往往能够更为便捷的解决相关问题。从上述问题分析中我们可以发现，找准原因并进行精准的解决是优化的有效途径。为此，笔者认为可以从如下三个方面加以构建：

3.1 针对系统类故障的优化建议

由于断路器成本占比相对较低，且属于电气耗材的范畴。故而，在一般情况下发现由于断路器自身产生的系统故障往往采用更换的方式来予以解决。因此，如何快速且高效的发现并确定断路器问题则成为了后续的优化方向。

在笔者看来，断路器的维护除了必要的定期维护之外，还应该结合GIS自动化体系的特征来实现自动检测体系的建立。GIS控制系统往往对断路器的要求为非长效，故而可以有效的利用非负载时间通过中心调试的方式确定断路器是否有效，也可以通过整合备用系统的方式来提高断路器的综合应用效能。

3.2 针对通讯类故障的优化建议

针对此类问题要分清其产生的根本原因而进行分类施策。对于设备故障的问题要通过及时的维护与发现进行替换，进而保障设备的有效性。也可以采用GIS系统定期自我检测的方式予以确定。针对电场干扰的情况则需要对控制间内的高压输电线进行电场屏蔽，或者更换屏蔽等级更高的导线。针对讯号不强等问题可以通过加装发射（接收机）的方式予以强化。

3.3 针对环境类故障的优化建议

针对上述情况，从设备管理及完善厂家设计方面提出如下整改措施：

（1）根据区域地理气候环境合理配置GIS机构箱内加热器。建议以一个30W加热器长期投入及机构箱内温湿度控制器控制另一100W加热器的方式，使机构箱常年保持微正压，避免外部潮气的入侵；

（2）潮气的侵入与锈蚀的累积是一个缓慢、长期的过程。由于运行方式的原因，现在断路器分合次数少，断路器可能在一个定检预试周期内才能停电一次，因此，分合闸电磁铁的动作电压、线圈直流电阻等测试就显得尤为重要。对于重要的断路器，建议缩短上述测试的周期；

（3）巡视过程中定期仔细检查机构箱四周所有密封部位涂敷的防水胶是否有龟裂、老化情况。在机构箱防雨檐内侧与箱体面板接缝处及机构箱内侧箱体面板接缝处涂敷防水胶；

（4）检查箱体前门和观察窗的密封条是否存在老化、龟裂情况，检查和完善机构箱体后侧电缆入口的封堵，与电缆沟隔绝；

（5）将前门密封条改为气囊式结构，对三相机构箱体后盖增加第二道气囊式密封条。

4 总结

断路器联合GIS可以实现智能电网中心对于部分供电线路的远程控制与集约化管理。然而，在实际使用的过程中该体系除了容易产生断路器自身的系统性问题之外，还由于整合了通讯系统而容易产生通讯问题与环境问题。本文针对其可能产生的问题及其原因进行分类分析，并给出可行的优化措施。希望能够为后续的建设提供指导性意见。

参考文献

[1]李惜玉，郑植榕.基于220kV变电站仿真系统的断路器拒动故障研究[J].中国电力教育，2014（31）：89-90+92.

[2]郭文鑫，文福拴，廖志伟，何祥针，梁俊晖.计及保护和断路器误动与拒动的电力系统故障诊断解析模型[J].电力系统自动化，2009（24）：6-10+42.

作者单位

广东电网有限责任公司惠州供电局 广东省惠州市 516001endprint