GIS（Gas Insulated Switchgear）氣體絕緣組合開關設備就是將變電站中除變壓器外的所有電氣設備，包括斷路器、隔離開關、接地開關、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、以環氧樹脂絕緣體作支撐和隔板的接地金屬外殼內。由于其占地少、運行可靠性高、不受環境影響等優點，近年來在新建變電站中被大量采用。

由于設備制造缺陷、安裝工藝等原因，GIS設備發生故障的事件也時有發生]，并且由于GIS設備所有元件均處于密閉金屬殼體內，運行人員無法直接觀察設備運行狀態，導致無法準確定位故障點，給電網調度事故處理帶來很大難度。隨著GIS設備在電網中的比重逐年增加，出現事故的幾率也越來越大，將對電網調度運行帶來較大影響。

1 220kV母線故障的事故處理

對于電網調度人員，事故處理的基本要求是準確性和及時性，并堅持保人身、保電網、保設備的基本原則。通常的事故處理分為三個階段：

第一階段：采取各種手段保持無故障系統及設備的正常運行，消除設備過載，抑制事故發展和擴大，調整電網潮流及電壓、頻率參數，使電網具備承受再次故障沖擊的能力。

第二階段：通過保護動作情況以及其他事故現象盡快查找并隔離故障點。

第二階段：選取最佳恢復策略，盡快恢復網架結構，盡可能保持對用戶的連續供電。

母線故障是較嚴重的電網故障，涉及多個元件跳閘，對電網的影響較大，事故后的恢復操作也比較復雜。目前我國220kV變電站主要為雙母線接線方式，本文也主要對該接線方式的母線事故進行分析。

對于雙母線接線常規變電站的單母線失壓事故，在經歷事故初期的電網調整，保持無故障系統及設備的正常運行后，一般都能在故障設備區找到事故痕跡，如瓷瓶閃絡痕跡、飄浮物放電等，并判斷失壓母線是否可以試送電。

若能試送電則可進行恢復送電操作，只需將跳閘開關按一定順序合上即可；若不具備試送條件，在用隔離開關對故障點實施隔離后，可將跳閘元件直接倒至正常母線恢復運行，即先拉開失壓母線側母刀閘，再推上正常母線側母刀閘，然后合上開關恢復送電。

對于雙母線接線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，無法觀察設備運行情況，難以準確找到故障位置并進行有效隔離，從而給后續的事故處理帶來困難。若處理不當還可能造成另一段母線失壓而導致事故擴大。

由于GIS變電站無法直接觀察設備狀況，發生事故后只能通過繼電保護動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設備一般在開關兩側均裝有CT，近母線側CT為線路或主變保護用，遠母線側CT為母差保護用，保護之間有重疊區域，可以避免出現死區。

圖1 220kVGIS變電站一次主接線示意圖

如圖所示，Ⅰ區內發生故障僅線路（主變）保護動作，Ⅱ區內發生故障母差保護、線路（主變）保護均動作，Ⅲ區內發生故障僅母差保護動作。本文只討論Ⅱ區、Ⅲ區內故障。

若事故時母差保護、線路（主變）保護均動作，此時根據保護動作情況僅能判斷故障在Ⅱ區內，即某間隔內兩個CT之間。此時故障點范圍較小，相對容易處理。可立即將該間隔開關兩側刀閘拉開以隔離故障點，然后對失壓母線進行試送，試送成功后即可恢復各跳閘元件。

若事故時僅有某段母線母差保護動作，此時根據保護動作情況僅能判斷故障在Ⅲ區內。存在兩種可能：一種可能是故障點在該段母線及其連接線上，另一種可能是故障點在某間隔兩個母刀閘公共部分，如圖中的a點。

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，若試圖將線路1倒至正常母線送電，會導致將正常母線通過刀閘合到故障點上使正常母線失壓，從而導致事故擴大。由于無法確定故障點的確切位置，為了避免新的故障沖擊和事故擴大，既不能對失壓母線送電，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對電網運行的影響在可以接受的范圍內，不急于送電，可待對各氣室氣體取樣分析縮小故障點范圍后再安排送電方案。

若跳閘元件停運對電網安全影響較大，需要立即送電，應先將該元件母線側刀閘拉開，用對側電源對母刀閘公共部分進行試充電，試充電時須有可靠速斷保護，對于線路間隔可利用線路對側的距離Ⅱ段手合加速保護，對于主變間隔應將相應后備段保護改短延時后進行試充電。充電成功后方可推上將該元件的正常母線側母刀閘，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00分，河南電網鄭東新區康盛熱電廠升壓站（GIS設備，雙母線布置，ZF11-252(L)型，平高集團2006年6月出廠安裝）220千伏北母失壓，雙套母差保護正確動作，選相C相，造成康220開關、Ⅱ康濱線、康高備變跳閘。因事故前康盛電廠兩臺機組均在檢修狀態，事故對電網影響不大。

事故后立即將廠用電倒至備用電源帶，后運行人員發現母聯北刀閘氣室補氣報警發，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。因事故后跳閘元件影響較小，為確保安全，未進行倒母線對Ⅱ康濱線、康高備變進行送電。

后將康220kV升壓站全停轉檢修，經廠家解體設備檢查發現，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，檢修處理完畢并經耐壓試驗合格后恢復送電。

2010年7月18日19時54分，河南電網洛陽地區220kV鐵門變東母失壓，母差保護動作，選相AB相，事故造成鐵220開關、Ⅰ砥鐵-2開關、Ⅰ順鐵-2開關、牡鐵-2開關、鐵223開關跳閘。19日01時，運行人員檢查發現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主變的停運對洛陽地區電網影響較大，若不及時加入運行將導致減供負荷和電網結構薄弱，根據運行人員的發現可判斷故障點在母線段上的可能較大，于是對上述三個元件采用上文所分析的方法對各間隔母刀閘公共部分試充電正常后將三個元件倒至220kV西母加入運行，使事故的影響降到最低。

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

3 結論及建議

由于GIS設備與室外設備的運行特點有較大差異，事故情況下無法直觀、快速查找出故障點，傳統的母線事故處理方法對GIS設備不完全適用，甚至有可能造成事故擴大。根據本文的分析，對于220kV雙母線接線方式GIS母線故障的事故處理主要結論如下：

1） GIS母線故障一般為永久性故障，若事故時僅有母差保護動作，一般不考慮對失壓母線進行試送電（充電到故障點上對電網沖擊太大且可能進一步損壞設備）；

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

3） 若母線失壓后某跳閘元件對網架結構影響較大，必須盡快恢復運行，可將該元件倒至正常母線恢復送電。但需用外部電源對該元件間隔母刀閘公共部分進行試充電，確認該元件間隔母刀閘公共部分無故障后方可進行倒母線操作。

鑒于GIS設備的特點及其對事故處理的影響，建議今后對于重要GIS變電站應研究配備設備在線監測系統，對GIS氣室內氣體參數以及內部設備情況進行在線監測分析，目前已有相關的研究和應用[3] [4]。這樣在正常運行情況下可以提早發現和處理缺陷，在事故情況下可以迅速確定故障點，加快事故處理和恢復進程。

目前，河南省電力公司已針對本文所分析的情況出臺了相關運行規定，并在調度規程修編中補充相應條款。

（編自《電氣技術》，作者為陳楷、王卉。）