關于110kV變電站AIS設備安裝故障處理分析

關于110kV變電站AIS設備安裝故障處理分析摘要：風機、箱變、集電線路、送出線路、變電站等設備構成了風力發(fā)電系統(tǒng)，也是工程施工的重要環(huán)節(jié)。AIS是變電站是電力網絡中的重要組成部分，保證其質量、安全、運行對于整個電力網絡的施工和正常運行具有較大的影響。AIS高壓配電裝置，具有滅弧性能良好、絕緣性能好的性能，還具有占地面積小的優(yōu)點，AIS設備還具有防雨、防塵裝置，這使得其在實際應用中具有非常好的應用性能。但是AIS設備在施工和運行過程中受到各種因素的影響，安裝質量和穩(wěn)定運行很重要。結合AIS設備的運行特點，對其安裝和故障處理方式予以簡單分析研究。

關鍵詞：110kV變電站；AIS設備；安裝工藝；故障處理方式。

1、AIS設備概述

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。我國風能資源豐富，現在十分重視、利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。

風機、箱變、集電線路、送出線路、變電站等設備構成了風力發(fā)電系統(tǒng)，也是工程施工的重要環(huán)節(jié)。變電站設備包括：主變、AIS、無功補償、開關柜、接地變、蓄電池、直流屏、計量、繼電保護、通信、監(jiān)控等等。AIS是變電站重要的高壓電氣設備，稱氣體絕緣敞開式開關設備，施工質量和穩(wěn)定運行十分重要。

AIS設備包括：110KV斷路器、110KV電流互感器、110KV電容式電壓互感器、110KV隔離開關、110KV避雷器等。目前大坡頂AIS設備的結構如圖1所示。

圖1

圖1中，A是LW30-126高壓斷路器，是AIS設備的核心元件，其主要由導電回路、絕緣結構、開斷裝置、操作機構等組成，其在實施開斷的過程中，會產生電弧，產生的電弧會被設備內部所充的SF6氣體迅速熄滅；B是LB6-110電流互感器，是對主回路中的電流予以計量、測量、保護；C是GW4-126IID高壓隔離開關，它的作用是保證高壓電器及裝置在檢修工作時的安全，它不能用與切斷、投入負荷電流和開斷短路電流，它不具有滅弧功能，高壓隔離開關是發(fā)電廠和變電站電氣系統(tǒng)中重要的開關電器，需與高壓斷路器配套使用；D是TYD-110KV電容式電壓互感器，作用是將一次電壓變成小電壓，實現測量、計量、保護等；E是Y10W1-108/281高壓避雷器，作用是把閃電從保護電氣上引向自己并安全地通過自己泄入大地，它是引雷和泄流至關重要的元件；F是鐵管架構；G是配電箱。

AIS敞開式的配電裝置具有諸多的優(yōu)點，主要表現為：設備運輸方便、設備安裝施工方便、設備維護方便、占地面積小等特點，在110KV變電站中，其占地面積只有常規(guī)設備面積的三分之一左右；另一方面，AIS設備中的主要帶電元件即相互連接又具有獨立性，具有抗震性能強、外界環(huán)境影響小的特點，并且其加工精密、技術先進、設備選材優(yōu)良，具有安裝靈活、故障率低、整體噪聲小、能耗損失小、維修方便的優(yōu)點。

2、風力發(fā)電系統(tǒng)電氣設備的安裝：

各電氣工程的安裝在土建工程驗收合格后進行。接地電阻隱蔽施工、測試、試驗合格。各電氣設備按照《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準GB50150-2006》要求做了試驗并合格。電纜直埋線路的隱蔽工程，必須在隱蔽驗收合格后方可施工。風力發(fā)電機組吊裝、電氣連接、箱變安裝、電纜直埋線路、導線架空線路、開關柜、主變、AIS、無功補償、開關柜、接地變、蓄電池、直流屏、計量、繼電保護、通信、監(jiān)控等等的安裝，嚴格按照設計圖紙、規(guī)范標準、施工方案、作業(yè)流程施工，做好轉序交接驗收工作，各工序、各質量控制點嚴格驗收制度，對驗收不合格或沒有驗收的工序，嚴禁進入下道工序施工和安裝，確保電氣設備工程的施工質量、人員、設備安全，為穩(wěn)定運行打好堅實的基礎。

AIS設備安裝中，斷路器分合位置指示正確，彈簧儲能機構應儲能正常，指示正確；隔離開關接頭、接點接觸良好，動作靈活不犯卡；電流、電壓互感器瓷套無裂紋、無破損、無放電痕跡，油位符合要求，無異常擺動，指示正常；避雷器無裂紋、無破損、無放電痕跡，放電計數器等電氣設備安裝牢固。

3、110kV變電站AIS設備常見故障

3.1、110kV變電站AIS設備中的常見故障

由于運行過程中受到各種因素的影響，導致AIS設備運行過程中出現各種各樣的故障是難以完全避免的。對其運行過程中的各種故障進行分類，主要可以劃分為常見故障與特有故障兩種類型。有統(tǒng)計研究顯示，AIS設備的故障率大致為常規(guī)設備的五分之一到五分之二左右，并且常出現于設備投產運行的第一年中。AIS設備的操作機構主要由電動彈簧操作機構、電動操作機構、斷流器操作機構等共同組成，該部分常見的故障有：因電動合閘失靈或者是跳閘之后分閘不到位導致的大面積停電等。

3.2、110kV變電站AIS設備中的特有故障

AIS設備LW30-126高壓斷路器的SF6氣體壓力一般為0.5-0.6MPa，報警壓力0.43MPa，閉鎖壓力0.40MPa。AIS設備中含有SF6氣體，對該氣體的化學性質進行簡單分析發(fā)現，其化學性質非常的穩(wěn)定，并且具有不燃、無色無味的特點，一旦壓力值達到0.29Mpa，其滅弧性能與絕緣性能非常的強，能夠達到空氣的一百倍。但是該氣體也具有自身的缺點，就是在受到電弧、火花及局部放電的影響時，其會分解成為對人體有毒害作用的氣體，如氟化氫、二氧化硫、四氟化碳等，這些氣體，對于人體健康具有交大的影響，對于人體的粘膜、皮膚及眼睛都很容易產生刺激作用，甚至會導致出現頭暈、窒息甚至是死亡等嚴重癥狀。

SF6泄露之后，氣體中的水分含量會上升明顯，容易出現由于氣體水分含量過大導致絕緣件或者是絕緣子的閃絡故障。由于內部粉塵、絕緣件的質量較差或者是運輸碰撞等也會導致AIS內出現局部放電故障，出現這種故障容易引起內部電場的變化，最終引發(fā)絕緣故障；還有一種故障為接地/隔離開關、母線、互感器、斷路器等內部元件出現故障損壞，調查統(tǒng)計數據表明，AIS設備中最容易出現故障的元件是隔離開關與盆型絕緣子，該類故障占到了所有內部元件故障發(fā)生率的一半以上，所以在施工中和設備檢查及維護工作中，應該重視這兩個元件的檢測。

閃絡與破裂是盆型絕緣子中常見的故障，在隔離開關中最常見的故障就是機械結構的失靈，如分閘不到位、銹蝕等，另一方面，由于開關觸頭彈簧接觸不良等原因很容易導致導電回路中出現開裂、發(fā)熱異?；蛘呤撬蓜??；ジ衅鞯墓收现饕憩F為電流互感器故障與電壓互感器故障，絕緣燒壞、去磁作用消失等二次開路等問題是電流互感器中常見的故障；熔斷器熔斷、輔助接點接觸不良、二次接線松動等是電壓互感器中的常見故障。

4、故障原因分析

對110KV變電站AIS設備常見故障的產生原因進行簡單分析，依據其出現的順序，主要表現為這樣幾個方面：設計、制造、安裝及運行。在其設計階段中，導致故障產生的最主要的原因是元件的絕緣裕度選擇及結構設計的不合理，例如：如果一些容易出現故障的絕緣子的使用場強參數的控制不合理，就很容易導致出現相應的故障。相關的實踐表明，應該將環(huán)氧樹脂澆注絕緣子的場強控制在6KV/mm以內，如果其設計參數超出該值，在使用初期可能不會出現閃絡及局部放電現象，但是對著使用時間的增大，就很容易出現擊穿故障。其次，AIS設備的生產制造階段屬于故障控制及產生的關鍵階段，在實際的設備制造過程中，一定要選擇能夠滿足質量要求的原材料，并要嚴格按照相關的工藝流程實施操作，在設備的裝配過程中，如果進行違規(guī)操作就很有可能導致出現零件的漏裝、錯裝以及配合不到位的現象，這就會直接影響到設備的運行質量，容易導致各種故障的出現，另一方面，在設備的裝配過程中，一定要注意保持車間的清潔以及出廠之前的內部清理工作，防止有金屬微粒、粉末以及其他的雜物遺留于AIS設備中，引發(fā)設備故障；最后，是在設備的安裝、運行過程中，安裝質量、工藝、雷擊、污穢、違規(guī)操作等，這很有可能導致接地開關的損壞及外殼的閃絡等。

5、故障處理方式

對于電壓互感器回路中出現的斷線故障，首先應該依據相關規(guī)定退出繼電保護或者是自動裝置，防止其出現誤動作，如果發(fā)現熔斷器熔斷，應該立即進行更換，并查明其熔斷原因，并要檢查切換回路中是否存在接觸不良及所有接頭是否存在松動、斷頭現象。

有研究表明，盆型絕緣子的故障率與其耐壓時間長短有密切的聯(lián)系，長時間的耐壓試驗能夠及時發(fā)現盆型絕緣子中是否存在缺陷或者是故障，所以制造廠在設備出廠前，應該對每個盆型絕緣子實施額定電壓下的局部放電試驗，并且試驗時長應該保持在一萬小時以上，在其安裝的過程中，應該注意保證其垂直；對于設備中的隔離開關，首先應該保證其結構設計的合理性，并要做好其溫度檢測及定期檢修工作。

AIS設備出現故障最為頻繁的時期為：加電試運行和投入運行的第一年，把好安裝施工質量關，做好投入運行的第一年的檢測、日常護理及維修管理工作非常的必要，要對設備中關鍵元件的位置指示燈、觸頭接觸、閉鎖位置等予以嚴格調試、嚴密監(jiān)測，保證其安裝質量合格，運行中能夠正常工作，這對于相關故障的預防具有積極的作用。

6、結束語

AIS設備是110kV變電站中的重要組成部分，也是風力發(fā)電系統(tǒng)中重要組成部分，本文就主要結合風電系統(tǒng)中重要的AIS設備的結構、性