氣體高壓組合開關設備新技術

朱正龍

【摘要】作為高壓配電裝置形式中的一種，氣體絕緣金屬封閉開關設備具有較強的絕緣性以及滅弧性。SF6氣體是滅弧選用的氣體，GIS（氣體絕緣高壓組合開關設備）設備的電場是不均勻電場，其結構是采用同軸圓柱體間隙，因此GIS設備具有更強的電氣性能。此外GIS設備還具有面積小、安全性高以及可靠性強的優點，得到廣泛的采用。本文結合實際應用中的問題，對GIS設備的主要結構和操作模式進行了闡述，并介紹了GIS設備的安裝標準以及維護工作，最后對氣體絕緣高壓組合開關設備既GIS存在的不足之處進行了分析，并提出相應提高方法。

【關鍵詞】GIS；運行；發展

一、基本原理和發展

氣體絕緣高壓組合開關設備[1]簡稱GIS，由隔離開關、斷路器、避雷器、電流互感器、套管母線管以及電壓互感器等電器元件構成。它的絕緣性能是采用SF6氣體作為絕緣介質以及滅弧介質，它們的絕緣性能要比空氣好很多。此外，GIS設備[2]還具有面積小、安全性高以及可靠性強的優點，在實際應用中被廣泛的采用。

SF6氣體的產生距今已有百余年歷史，在GIS的發展過程中，SF6氣體有著至關重要的作用，SF6氣體斷路器是GIS設備的主要工作部件，同時也是GIS設備的唯一絕緣[3]和滅弧介質。近年來，各個生產廠家開始對元件構件、組合方式以及工藝和維護等方面進行大量研究，目的是為了進一步提高GIS的制造技術以及使用可靠性，從而達到經濟性的目的。氧化鋅避雷器的應用以及單壓式SF6斷路器的使用，促進了GIS向小型化的邁進和發展，使GIS設備在結構上進一步得到簡化，性能進一步提高。

二、GIS設備的優勢

GIS設備形成的電場結構不均勻，較常規變電站的電氣性能更加優秀。此外，其還具有配置靈活、結構緊湊、占地小、安全方便、可靠、適應環境能力強，維護簡便燈優點。

1、小型化

變電站體積如何實現小型化，若金屬與導體的電位殼體之間絕緣距離縮短，便會縮小變電站體積進而實現小型化，GIS利用六氟化硫作為絕緣與滅弧的介質實現了此目的。與常規站相比土地資源減少，節約了預算。且GIS的設備在占地面積與安裝空間上均只占常規站的一半。

2、可靠性較高

六氟化硫化學性質較為穩定，為一種惰性氣體，絕緣和散熱性較好。在此種氣體下密封開關柜的帶電部分，設備可與空氣絕緣，設備由于氣體的隔絕不受外部環境的影響與干擾[4]，使得操作機構實現了無氣化、無油化。此種設計較為良好，使得所有器具元件成為一個整體，抗震目的較好。

3、安全性較好

電力行業最大安全隱患為觸電危險，而此種隱患可通過將帶電部分在接地金屬殼內密封住得到有效解決。除此之外，還存在火災隱患，SF6為一種不可燃性氣體，大大降低了火災風險。

4、與外部不利影響杜絕

渦流耗損小，電能的耗損便會相應減小。降低感應磁場，便可減少渦流的損耗。GIS的外殼感應磁場較小，使得渦流損耗較小。另GIS設備噪音小且抗無線電干擾能力較強，原因是其金屬外殼全部封閉帶電部分，屏蔽了電磁靜電，抗無線電的干擾能力極強。常規站噪音較大，而GIS采用了彈簧機構，操作時噪音較低。

5、安裝周期較短

電力先行可推動經濟社會的快速發展，而變電站的建設為電力發展的依靠。因此變電站的建設進度不可耽誤。出于經濟效益的考慮，GIS設備的安裝周期應縮短，否則電力設施會因落后于社會經濟的建設而使得經濟發展的進度拖后。六氟化硫組合的開關柜具有小型化特點，設備的整機試驗與裝配可在工廠內試驗檢測合格后出廠，再用單元或間隔的形式運到使用現場，使得現場安裝周期有效縮短，可靠性相應提高。

6、維護較方便、檢修周期較長

六氟化硫組合開關柜的結構布局與滅弧系統具有合理性、先進性的優點，不僅使得產品應用壽命延長，同時還減小了維修工作量，延長了檢修周期。因其小型化、距離地面較低，使得日常的維護更為方便。此優勢對于減少電力部門故障檢修和計劃檢修的次數及每次檢修的時間具有很大幫助，供電可靠性在一定程度上得到了提高，并提升了電力客戶對供電站的滿意度。

三、GIS設備的運行與維護

六氟化硫組合開關柜為一種新型金屬封閉開關設備，以六氟化硫作為滅弧與絕緣介質。在輸送變電線路中斷路器起著保護與控制作用，GIS的主要元件為斷路器，型號為110KVZF7A-125的三相共箱式的開關設備較為常見。

1、GIS設備的操作規定

事故處理與倒閘，運行人員必須于控制室內遠方操作GIS設備完成操作，再相應操控繼電室內允許的操作。同時應注意：若監控系統后臺機出現故障禁止操作，經過值長同意可在現場進行調試工作中操作。

2、GIS設備的日常檢查與巡視項目

巡視操作時，要對正在運行中的GIS設備進行外觀檢查，先通風15min再進入室內巡視檢查GIS設備。主要檢查設備有無異常，做好記錄，日常檢查與巡視項目項目主要有：（1）檢查接地開關、斷路器、隔離開關的現場位置是否正確；（2）檢查各種信號燈的指示、開關與保護及綜合自動化的設備是否正常；（3）檢查各氣室SF6的氣體密度、氣體壓力與機構彈簧儲能情況；（4）檢查設備的外觀、各管路閥門與本體有無變形、異常聲音、氣味及外殼有無銹蝕；（5）接地端有無過熱；（6）外殼接地情況；（7）定期對GIS設備進行接頭、殼體紅外線測溫；（8）GIS三相電流進行定期查看；（9）檢查斷路器情況。

3、GIS設備操作后檢查

通過以下三點判斷有無變化：（1）事件記錄情況；（2）現場位置指示器狀態；（3）通過工作站主接線圖上運行人員觀察其設備情況。

4、GIS設備日常維護項目

維護項目主要有：（1）按照第二項規定項目進行每天設備巡視檢查；（2）對GIS設備的各回路三相電流平衡進行監視；紅外測溫GIS設備接頭、金屬殼體及二次盤柜工作；（3）根據設備點檢規定，檢查巡視GIS設備及就地控制箱；（4）按照月工作計劃安排，盤面清掃GIS設備；（5）按照各變電站制定的設備、工區巡視制度執行工作；5、GIS設備特巡工作

主要包括：（1）負荷量增大時，設備巡視工作相應增加；（2）突發高溫、雷雨、沙塵暴燈天氣變化時，根據天氣具體情況增加特別巡視工作，雷雨天氣過后對各線路的避雷器工作情況及時檢查；（3）倒閘操作之后，檢查斷路器電機、操作結構傳動機構、本體是否良好；（4）GIS設備出現彈簧未儲能、氣室紅外側溫度偏高情況，應及時檢查設備，落實到個人消除故障；（5）事故跳閘故障之后，特巡檢查相關設備。

四、GIS設備的安全防護

安全通風報警系統，進行硬件防護；應用GIS設備觸電心肺復蘇術進行軟件防護；

五、GIS的操作模式

GIS設備的操作模式[5]與常規變電站極其相似，由于氣設備一體化，無法直觀看到隔離開關、斷路器燈機械位置變化，因此在操作中要注意觀察各個監控信號。其主要有三種操作模式：就地操作、測控裝置操作、監控后臺機遠方操作。

六、結論

GIS設備體現了功能一體化測量數字化、控制網絡化、狀態可觀化、操作程序化的特點，有效提高了供電的可靠性，為智能電網的實現提供了重要支撐。

參考文獻

【1】沈建華.氣體絕緣高壓組合開關設備新技術[J].中國電力，2012，13（12）：255-256.

【2】李健機.高壓開關設備應用技術[J].中國電力出版社，2013，31（21）：1324-1325.

【3】羅學沈.氣體絕緣高壓組合開關設備新技術研究[J].中國電力，2013，01（22）：12-13.

【4】王薇薇.氣體絕緣高壓組合開關設備新技術[J].科技信息，2014，15（32）：10-12.

【5】王衛東，康麗娟.淺談SF6氣體絕緣高壓組合開關設備的運行管理[J].數字技術與應用，2014，15（25）：166-167.