GIS在冶金企業變電站的應用探究

湯建斌

（山東冶金設計院股份公司電氣室,山東濟南 250101)

1 GIS簡介及其在冶金工業生產應用優勢

GIS是SF6氣體絕緣全封閉組合電器的簡稱，GIS設備以間隔為單元，一個間隔中一般包括斷路器、隔離開關、接地開關、隔離接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、出線套管、電纜連接裝置以及就地控制柜等基本元件。根據用戶要求，基本元件的不同組合可以形成不同的間隔類型。GIS組合電器在冶金工業生產應用中有眾多優勢。

1.1 具有優越的開斷性能

GIS所配斷路器采用新型的自能式滅弧原理，利用電弧自身能量加熱滅弧室中的氣體來提高壓氣室的壓力，大大減小了操作功，增強了開斷能力。同時，開合線路充電電流不會出現重燃和重擊穿現象。

1.2 具有高度運行可靠性

滅弧室的混合式結構減小了壓氣缸活塞的直徑，減輕了分閘操作功，配用彈簧操動機構，隔離開關、接地開關配用電動彈簧機構或電動機構，不僅結構簡單，而且操作穩定性好，使用壽命長，做到了無油化、無氣化，避免了滲漏帶來的操作不穩定性，大大提高了運行可靠性。

1.3 體積小，重量輕，結構緊湊

GIS裝置的斷路器、隔離及接地回路、母線等單元為三相共箱式結構，其外形尺寸較小，重量輕。結構緊湊，安裝面積少。

1.4 安裝方便，便于維修，故障率低

GIS裝置一般除出線套管和部分聯接母線外，采用整間隔運輸方式，安裝方便，周期短，安裝費用較低；檢修工作量小，時間短。該GIS全部采用三相機械聯動，機械故障率低。并且其密封面和結合面少，氣體年漏氣率低，因而維護的工作量也很小。

1.5 低輻射、損耗少、噪音低

GIS裝置的無線電干擾水平低于500μV，其電磁感應磁場很小，因此渦流損耗也很小，減少了電能的損耗；操作功的減小，使得操作噪音大大將低。

1.6 安全性高

GIS裝置將SF6氣體與大氣隔開，絕緣能力可靠。SF6氣體保護觸頭不受氧化及其他化學反應，保護了保護斷路器內部的絕緣元件，同時 GIS裝置所有帶電部分密封與接地的金屬外殼內，一般不會發生觸電危險。

大量實踐證明：GIS裝置運行安全可靠、配置靈活、環境適應能力強、檢修周期長、安裝方便。隨著GIS研究、開發、制造技術的不斷提高，其技術性能與參數已超過常規開關設備，其結構大大簡化，GIS新一代小型化產品在冶金行業領域廣泛應用。

2 GIS的主接線選擇應用

GIS裝置可滿主各種主接線的要求，一次主接線雖然包括單母線接線形式、雙母線接線形式、橋形接線形式、一倍半接線形式等多種類型，但都遵守可靠性、靈活性及經濟性的變電站電氣主接線的設計原則。目前大型樞紐變電站110 kV，220 kV的GIS設備常用主接線方案主要有單母線分段與雙母線分段。單母線分段相對簡單、經濟、方便，在使用時，各電壓出線數目供選擇主要是6-10KV饋線在6回以上、35KV饋線在4-6回、110KV饋線在4回等；雙母線分段 使用時，各電壓出線數目供選擇主要是6-10KV饋線在10回以上、10-35KV饋線在8-10回、35-110KV饋線在5-8回、110-220KV饋線在5回。

根據工程實踐原則，GIS裝置在接線設置中要滿足兩個條件：一是任何一臺斷路器的檢修時，不得影響用戶的供電；二是一段母線故障，宜將故障范圍限制在全部母線的114內。當分段斷路器或母聯斷路器故障時，其故障范圍宜限制在全部母線的1／2內。同時，GIS的主接線簡化要適當，目前冶金行業企業變電站的GIS設備以110kV、220kV為主，，110 kV側一般采用單母線分段的接線方式，220 kV側可采用線路變壓器組接線方式，110kV終端變電站的110 kV GIS設備一般采用線路—變壓器組的接線方式，終端變電站的10 kV部分采用單母線分段，互為備用。

3 GIS變電站設計與運行應用

3.1 GIS總體布置

GIS裝置的總體布置形式要根據現場安裝條件與主接線的要求，充分考慮與進出線配置及元件結構。在限定的安裝場地和空間范圍內使所有組成元件布置的合理、穩固、便于運行維護，同時所有操作機構布置在便于觀察和維護的位置。同時由于GIS設備的各個元件功能不一樣，移動要根據其實的功能分成若干個氣室或氣隔，以便檢修與更換設備。

3.2 配置快速接地開關

GIS不同于常規設備，需要配置兩種不同性質的接地開關，一是在斷路器兩側隔離開關的旁邊配置檢修接地開關，作用是在檢修時使斷路器檢修時兩側接地；二是在出線回路的出線隔離開關靠線路一側配置快速接地開關，其作用不但是開合平行架空線路由于靜電感應產生的電容電流和電磁感應產生的電感電流，而且當外殼內部盆式絕緣子出現爬電現象，此開關可將主回路快速接地，利用斷路器切除故障電流以保護GIS的外殼不致于燒穿。

3.3 保持GIS設備安裝的潔凈度與設備密封良好

GIS設備在安裝時要嚴格控制作業區環境，防止粉塵、金屬異物以及雜物進入設備內，裝配完成后應仔細檢查,并用吸塵器清理干凈。同時，SF6氣體如果發生泄漏會使氣體壓力減小，降低設備的滅弧能力，而且，環境中的水分也很容易會進入設備內使六氟化硫氣體的濕度增大而影響電氣性能，因此，密封性是GIS長期安全運行的關鍵，GIS設備充氣后一定要進行嚴格進行泄漏檢測，符合相關技術要求。

3.4 嚴格控制SF6氣體的含水量

SF6氣體中如果含有超標的水分，不但會導致高溫下發生化學反應產生HF等腐蝕性的劇毒物，而且造成絕緣件表面出現凝露降低絕緣性能，產生放電。因此，GIS設備充氣前必須嚴格進行抽真空措施，減少SF6氣體本身的水分以及罐內其他物質(絕緣體、密封體等)內所含的水分。一般要求在充氣之前真空度應達到133Pa(即1mmHg)還應繼續抽真空一小時以上，以便使有機絕緣材料零部件中的水分有足夠的時間排出。

3.5 GIS設備的故障檢修

GIS設備運行可靠性相對較高、維護工作量不大、檢修周期長，其故障率僅為常規設備的百分之三十左右，但GIS設備也有其固有的弊端，一是SF6氣體容易發生泄漏或者外部水分的滲入，二是GIS設備罐內很容易進入導電雜質，三是絕緣子容易老化，造成GIS內部閃絡故障。四是GIS的全密封結構增加檢修的難度。因此，GIS設備在檢修上，一是確保設備的螺栓無松弛，不允許生銹，噴涂脫落；二是更換操作油時應同時更換過濾器；并確保各部位都無異物、灰塵和損壞等；三是拆分斷路器，檢查連接部位，配管，操作機構，輔助開關，開合顯示器，涂抹潤滑脂，更換夾件，回裝；四是抽真空，充入SF6氣體，做氣體漏氣試驗，測量水分，對泵單元充入新油，確認儲油裝置的氣體壓力，做漏油試驗，做開合動作試驗；合閘接地開關，確認接地端子是否完全接地，斷開控制電源，配線檢查和絕緣電阻。

4 結語

隨著經濟的發展，GIS在變電站的應用會越加廣泛，，建設GIS變電站，在設計、安裝、安全防護方面，都必須針對GIS設備的工作原理和特殊結構，把好關鍵控制點，確保GIS變電站安全可靠靈活運行。

[1]GIS設備培訓資料匯編 廣東電網公司，2006.11.

[2]羅學琛，SF6氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)[M].北京：中國電力出版社，19991111

[3]黎明，黃維樞.SF6氣體及SF6氣體絕緣變電站的運行［M］.北京：水利電力出版社，1993.