GIS組合設備缺陷分析與運行維護相關注意事項分析

陳曉鵬

摘 要：面對日益突出的GIS組合設備問題，分析、研究設備的常見缺陷和運行維護的相關注意事項顯得極為迫切。從GIS組合設備的定義和特點出發，對設備的常見缺陷和運行維護過程中的相關注意事項進行了簡要分析。

關鍵詞：GIS組合設備；缺陷分析；斷路器；三位開關

中圖分類號：TM595 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.141

1 GIS組合設備的定義和特點

在我國電力行業中，GIS組合設備是指六氟化硫全封閉形式的組合電器，國際上稱其為“氣體絕緣金屬全封閉式開關設備”，它將變電站中除了變壓器之外的全部設備，包括隔離開關、斷路器、接地開關、電流傳感器、電壓傳感器、母線、避雷器、進出線管套、電纜終端等設計整合成一個整體。GIS組合設備以其占地面積小、可靠性強、安全性高、安裝時間短、維修周期長等優勢在國內外電力行業中得到了廣泛的應用。GIS組合設備由斷路器、三位開關、電壓傳感器、接地開關、電流傳感器、母線（單相或三相）、避雷器、進出線管套、電纜終端等多種元件組成，且被密封在接地絕緣金屬殼內，內充一定量的SF6氣體。斷路器組件由三相共箱式斷路器和操動機構組成，滅弧選用熱膨脹和助吹相結合的自能式斷路器；三位開關能實現隔離、接通、接地三種情況，結構較為緊湊，性能較可靠。

經過三十多年的研發，GIS組合設備現已被廣泛應用于水電站、城市電網以及山區66 V～220 kV電壓級別的系統中。相比于分離式敞開設備，GIS組合設備占地面積小、結構緊湊、無污染、故障少、動作可靠、保護靈敏，內充SF6氣體，絕緣和滅弧性能好。雖然GIS組合設備的可靠性較高，但由于材料選擇和運輸、裝配工藝等方面容易出現問題，設備內部存在各種缺陷，比如針狀突出物、金屬微粒、絕緣氣隙、固定微粒等。在電壓升高的狀態下，這些缺陷將會導致設備局部電流強度劇增，極易形成放電通道，致使絕緣擊穿，引起安全事故。局部放電是GIS組合設備出現絕緣缺陷的表現形式和征兆，對其進行定期檢測就能及早發現問題，以便及時采取應對措施，避免事故進一步擴大。

2 GIS組合設備常見缺陷分析

近年來，隨著GIS組合設備的大范圍使用，一些缺陷逐漸顯現出來，主要有以下幾種：①有些早期的GIS組合設備在設計過程中存在缺陷，而在投入使用階段，甚至是維修階段存在的缺陷就會顯示出來。如果沒有及時發現并予以處理，這些缺陷就會在GIS組合設備運行中引發故障，給電網系統帶來巨大的經濟損失。②設備加工工藝與技術要求不符，封閉處理不當或者在設備安裝階段裝配不當，造成設備在投運不久就發生SF6氣體側漏。就目前而言，這種缺陷出現的概率相對較大，GIS組合設備的漏氣率也較高。③由于GIS組合設備的全部構件都被封閉在SF6絕緣氣體環境中，一旦發生故障，比如雜質微粒在電場里運動、局部放電、接連處發熱等，在絕緣氣室外部很難及時發現，同時缺陷的定位也很困難。④GIS組合設備占地面積小、內部結構較為緊湊、組成元件較為集中，極易導致事故進一步擴大。面對日益嚴重的GIS組合設備缺陷，分析、研究常見缺陷的處理措施刻不容緩。因此，分析GIS組合設備存在重大缺陷的原因，進而減少或避免GIS組合設備事故以及缺陷的出現，保證電網系統的安全、穩定運行。

3 GIS組合設備運行維護相關注意事項分析

3.1 做好事故預想和防范措施

在對GIS組合設備解體檢修之前需要對檢修人員進行專業技能培訓，使檢修人員了解并掌握GIS組合設備的主接線圖和氣室圖，以便事故出現后能及時采取有效的解決措施。在解體檢修階段，需要嚴格依照施工流程和工藝進行，替換隔離室里的吸附劑，清潔管道內壁、盆式絕緣體和O形封閉圈，避免存在異物、潮氣、灰塵等。GIS組合設備的試驗階段主要是檢測SF6氣體的濕度。當滅弧室或斷路器的濕度較高時，就會產生很多有毒、腐蝕性較強的物質，從而使電阻增大，觸頭的使用壽命縮短；當斷路器微水超標較嚴重時，盆式絕緣體就會結露，造成絕緣體表面出現閃絡現象，導致設備整體的絕緣強度降低。

3.2 預防和控制SF6氣體超標

在運行維護過程中，需要不定時地對GIS組合設備進行高頻局部放射檢測。檢測方法主要有超聲波法、光電法、電測法等，其中，超聲波法由于抗干擾能力強、操作簡便，非常適合在現場使用。在檢測階段，通過分析氣體色譜來判斷局部放電狀況，從而制訂合理的檢修計劃。對于安裝、密封不嚴實或其他因素導致漏氣次數較多的氣室，外界空氣中的水分會慢慢地滲入其中，因此，還要隨時監控氣室的微水情況。由于微水檢測結果會受濕度、環境、溫度的影響，因此，微水檢測最好是在同一環境下進行。當檢測結果偏差較大時，還需要使用兩臺不同的儀器反復測量。此外，還要保持運行環境的清潔，在GIS組合設備的運行過程中避免SF6漏氣或灰塵、水分進入設備內部。

4 結束語

當前，GIS組合設備已經被廣泛應用于實踐中，其檢測技術也在不斷更新。因此，相關人員需盡早制訂出所有構成部件在各種環境、氣候條件下的使用標準，并按照相關標準試驗，這樣才能確保GIS組合設備的質量，減少設備運行中出現的故障。同時，還需要強化運行、安裝和維護過程中的監督管理，及時發現并處理存在的缺陷，保障GIS組合設備的安全、穩定運行。

參考文獻

[1]曲金秋.變電站GIS組合設備缺陷分析與防范[J].科技視界，2012（16）：48-49，80.

〔編輯：劉曉芳〕