淮安站變電所GIS局放、微水綜合在線監測系統運用探討

陸建國 許 鋒

科技推廣與應用

淮安站變電所GIS局放、微水綜合在線監測系統運用探討

陸建國 許 鋒

GIS是氣體絕緣全封閉組合電氣的英文縮寫，為近幾十年發展起來的高、精、尖輸變電設備，利用SF6氣體良好的絕緣性能，把斷路器、隔離開關、接地開關、PT、CT、避雷器、母線、進出線套管、電纜終端等封閉地組裝在一起，該設備占地面積小，技術先進，維護工作量小，運行可靠性高，是未來變電設備的發展方向。

GIS本質上來說是設計成不需要維護的設備，然而，一旦GIS發生故障，其修復時間將更長，對電力系統的危害也更大。目前，對GIS投運前的檢測工作已經做得十分完善，但對于GIS在運行過程中絕緣情況的監測方面卻做得不夠，因此不能實時了解其內部的絕緣情況，進而不能及時排除隱患，阻止事故的發生。

SF6氣體的物理性質和化學性質決定了它的絕緣性能必然會受到水分、雜質、電極表面狀態等種種因素的影響；在電弧、電暈和高溫作用下，SF6氣體會發生分解現象。當溫度到達4000K以上，絕大部分解產物為硫和氟的單原子。當溫度降低時，絕大部分分解物又還原為SF6分子，但是有極少部分硫和氟的單原子在重新結合的進程中與游離的金屬原子及SF6氣體中的水分發生化學反應，產生了金屬氟化物和硫的低價氟化物。這些低氟化合物有較強的毒性和刺激性，對人體有較大危害，對許多絕緣材料、金屬材料也有嚴重的腐蝕性。因此，有必要對GIS設備的局部放電和微水情況進行有效的監控。

一、工程概況

淮安抽水站變電所是淮安一、二、三、四站的專用變電所，自1972年建成以來，經過了五期的安裝和改造過程。經2010年的第五期淮安抽水站變電所改造工程后，現有110kV/35kV/6kV三圈變壓器兩臺，一臺型號為SFS-20000kVA，專供一、三站、管理處（35kV供三站，6kV供一站、管理處），另一臺型號為SS10-31500kVA，專供于二站、四站。110kV電氣設備選用的河南平高集團生產GIS組合電氣設備，型號為ZF12-126（L），共分5個間隔，分別是二路進線間隔（779、722）、二路出線間隔（701、702）及一路PT間隔（7001），安裝了4臺GISSF6斷路器；35kV電氣設備選用江蘇菲達寶開電氣有限公司生產成套高壓開關柜，型號為KYN61-40.5，共分8個間隔，分別是二路進線間隔（301、302）、四路出線間隔（311、312、313、316）及二路PT間隔（3001、3002），安裝了6臺真空斷路器；6kV電氣設備選用了武漢市星泰電力設備有限公司生產成套高壓開關柜，型號為KYN28A-12，母線分為2段，共10個間隔，分別是二路進線間隔（601、602）、四路出線間隔（611、612、613、615）及二路PT間隔（6001、6002），安裝了7臺真空斷路器。所有保護監控系統采用國電南自的微機保護及監控、監視系統。

淮安抽水站變電所第五期改造時，110kV GIS未配套裝設局放在線監測系統和SF6微水密度在線監測系統，為保證110kV GIS設備運行安全，加裝在線監測系統以對設備進行及時準確的監測，可及早發現設備故障隱患，便于及時采取措施將故障消除于萌芽狀態。

二、GIS設備在線監測及診斷的意義

1.減少維護費用

目前我國GIS維護的方法是定期停電試驗、檢修和維護。定期試驗需要安排停電計劃，到期必修，沒有充分考慮設備實際狀態，導致不少超量維修，造成了人力、物力的大量消耗；而狀態監測以狀態為基準，可以取代定期試驗，從而降低維護費用。

2.避免故障發生

定期試驗不能及時發現設備運行狀態下內部的故障隱患，而且停電試驗施加低于運行電壓的試驗電壓，對某些反映也不夠靈敏；在線監測采用高靈敏度的傳感器以采集運行中設備絕緣劣化的信息，信息的處理和識別也依賴于有豐富軟件支持的計算機網絡，不僅可以把某些測試項目在線化，而且可以觀測一些新的更真實反映設備運行狀態的特征量，從而實現對設備運行狀態的整合診斷。

3.對設備性能進行評估

通過狀態監測對設備運行狀態進行的了解和掌握，可對設備的使用性能、運行壽命、利用程度進行評估以便調整使用，從而提高經濟效益。

三、局放、微水在線監測系統簡介

1.主要硬件組成及參數

局放、微水在線監測系統主要由局放超高頻傳感器、局放噪音傳感器、SF6微水傳感器、局放分析IED、微水、密度分析IED、現場綜合監控柜、電腦等輔材組成。

2.軟件基本功能

具備實時數據顯示功能，直接顯示探頭測到的局放活動、微水密度報警參數等；具有在線數據顯示、單周期圖數據顯示、短期趨勢顯示功能及檢測對象的健康判斷功能；在線監測系統有智能診斷軟件對各種缺陷進行自動辨認，系統自動將采集到的信號進行模式識別，能判斷出不同類型局放信號，包括懸浮電位的電極、自由微粒、內部電暈、內部空穴、母線毛刺、殼體毛刺等，以及不同類型的干擾信號，診斷系統能準確有效地找到故障現象的直接原因和其診斷方式，在數據信息不完全的情況下也能夠工作，最大限度地避免虛警和漏診；提供以“小時、天、星期、月、年”等不同更新周期的趨勢分析，并且數據趨勢的顯示時間段可選擇；具有曲線監測、報警顯示、報表打印等功能。

圖1 GIS局放、微水綜合在線監測系統框架圖

表1 評定地基土承載力fo的經驗關系

四、淮安抽水站變電所局放、微水綜合在線監測方案

根據淮安抽水站變電所110kVGIS組合電氣設備情況，擬定了以下方案，并提出了相應設備配置要求。

1.GIS局放、微水綜合在線監測系統框架圖（見圖1）

2.系統配置表（見表1）

據測算，按系統配置表要求，GIS局放、微水綜合在線監測裝置綜合測算費用約40萬元。該裝置的使用將大大提高對設備運行工況的狀況判斷，及時發現隱患，保障設備安全可靠運行。

五、結語

淮安抽水站變電所作為南水北調東線工程第二梯級泵站——淮安抽水一、二、三、四站供電的心臟，其安全運行事關重大。GIS局放、微水綜合在線監測系統的運用，有助于掌握GIS設備的實際運行狀態，提高淮安抽水站變電所安全運行可靠性，保障工程效益的充分發揮

（作者單位：江蘇省灌溉總渠管理處223200）