220KV GIS與AIS對比與分析

摘 要

隨著GIS在我國電網的廣泛應用，GIS系統相對于傳統戶外AIS系統的優越性能得到實際的檢驗，但是近些年GIS在電力系統的使用過程中仍然曝露出一些問題，文章主要分析GIS與傳統AIS的優缺點及室外GIS和室內GIS在使用過程中常見的問題，并根據實際情況提出解決問題的建議。

【關鍵詞】AIS系統 GIS系統 斷路器 對比分析

GIS（gas insulated substation）是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡稱。GIS由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成，如圖1，這些設備全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱SF6全封閉組合電器。GIS不僅在高壓、超高壓領域被廣泛應用，而且在特高壓領域也被使用。與常規敞開式變電站相比，GIS的優點在于結構緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環境適應能力強，維護工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。

1 GIS與AIS對比

（1）作為傳統的敞開式配電設備AIS，在我國發展已經處于成熟期，并且具有一定的制造和運行經驗。它主要以瓷套作為設備外殼，從而實現絕緣的功效，一定程度上節約了成本，AIS的主要技術特點是：設備布局清晰，有利于相關人員進行日常維護和檢修，整體結構簡單，構架形式清晰，電氣接線分明，利于操作。缺點在于AIS設備占地面積廣，外露組件多，容易受到天氣因素影響，不利于設備安全運行。

（2）GIS相比于AIS系統具有占地面積小、元件全部密封不受環境干擾、運行可靠性高、運行方便、檢修周期長、維護工作量小、安裝迅速、運行費用低、無電磁干擾等優點。缺點在于GIS屬于全封閉的設備，整體造價成本高，當其出現故障時，不能通過外部直觀察實現快速解除故障的目的，GIS需要借助相關監視儀器進行處理。

2 室外GIS和室內GIS

圖2為室外GIS圖，由于室外GIS長期暴露室外，室外GIS實際運行中，出現了幾類典型問題。

2.1 室外GIS所遇到的情況

（1）案例1：某電廠在線路由運行改檢修的操作過程中，當按操作步驟，操作斷開220kV該線路開關時開關拒動，操作人員立即就地檢查，該線路LCP控制柜合閘出口壓板在投入位置，開關分合閘控制電源正常，聯鎖條件滿足，開關室SF6氣壓、密度正常，分閘彈簧儲能正常。當檢查到就地二次控制回路輔助觸點時發現二次輔助觸點接觸不良，接觸控制器受潮的現象存在，從而導致開關拒分。經仔細檢查我們發現就地LCP控制柜內有水汽存在，LCP控制柜加熱裝置并未工作，進一步檢查發現加熱裝置的恒溫控制器損壞，導致加熱器不工作通過進一步分析發現，直接原因是加熱器未工作，導致LCP柜結露，引起設備接元件接觸不良，間接原因是該電站所處地帶常年多雨，空氣濕度大引起。通過仔細檢查還發現GIS多處鋼架、信號線管銹蝕嚴重。對此特別制定整改措施：①LCP控制柜加裝溫濕度表以便工作人員第一時間發現問題。②每班巡回檢查GIS設備是否有腐蝕、結露等情況出現，LCP柜加熱器是否正常，否有結露的情況。通過以上措施，GIS一直穩定運行。未出現異常現象。

（2）案例2：GIS柜斷路器SF6泄漏的信號間斷出現時有時無。現象：某日NCS操作員站時有時無發出報警光字牌信號“GIS柜斷路器SF6泄漏”的報警。處理：運行人員立即進行就地檢查，發現對應開關就地屏上“斷路器氣室壓力一級報警”報警燈亮。就地檢查開關某一相氣室密度計指針位于綠色正常區域。用SF6檢漏儀詳細檢查該氣室的各密封部件并無泄漏點。通過仔細分析我們發現，發生這種現象時正處于秋冬之際，晝夜溫差變化較大，由于SF6氣體的熱脹冷縮特性，值此季節早晚和中午溫度變化較大，導致氣體密度變化較大。

2.2 室內GIS所遇到的問題

圖3為室內GIS布局圖，在實際運行過程中，出現典型問題及解決方案有：

（1）案例1：GIS裝置內開關氣室SF6氣體漏氣嚴重，發出閉鎖信號。某日NCS操作員站上發出“GIS斷路器SF6閉鎖”光字牌。工作人員迅速前往就地GIS母線室進行檢查，進入GIS母線室前，開啟全部排風扇，保持室內通風良好，在GIS氧量探測儀探測正常后進入GIS母線室發現對應開關就地屏上“斷路器氣室壓力閉鎖”報警燈亮。檢查開關某一相氣室密度計指針位于紅色區域。此時開關合閘及分閘一、分閘二回路均被閉鎖。通過上述現象判斷發生大量漏氣情況，此時將危及設備安全，按規程不允許繼續運行。經上級允許停役該條線路運行，工作人員立即將開關改為非自動狀態，將其余運行線路導致另外一條母線運行，空出該條母線，暫時使用本系統母聯保護臨時替代線路保護運行。最后通過母聯開關進行串聯切斷，將該開關改至檢修狀態進行處理。經檢查發現該開關殼體連接處密封圈存在漏點，拆開該開關殼體發現密封圈安裝位置不符合要求，判定為安裝工藝不合格導致SF6泄漏嚴重。

（2）案例2：GIS裝置內SF6例行性取樣分析發現HF等低氟化物。某日我公司檢修例行性對GIS裝置SF6氣體進行取樣分析工作，經分析發現SF6氣體中含有HF氣體，該現象立即引起部門領導的重視，因為HF的產生意味著SF6氣體中含有水分。水分對GIS運行的影響關鍵在于：如果沒有將SF6氣體控制在0℃以下，則在溫度變化時絕緣體表面會形成凝露，所附著的水珠和SF6電弧產物發生反應生成HF等低氟化物，從而導致沿面的絕緣材料和金屬表面劣化。而是什么原因導致SF6中存在水分我們分析可能的原因是：①GIS安裝過程中水分清除不徹底。②充入SF6露點不合格。其中第一點可能性更大。我們采取措施是經上級審批允許，按操作規程將不合格的SF6放出，充入合格的SF6氣體。

3 結論

通過以上案例的對比分析我們發現我們GIS裝置相對于傳統AIS設備優點很多，但是其設備成本和維護成本確遠遠高于戶外AIS系統。通過一段時間的運行我們發現影響戶外GIS系統的主要因為戶外空氣的溫度和濕度，所以戶外GIS應該制定溫度和濕度可能對設備影響的事故預案，從而盡可能避免因為這兩個因素所造成GIS設備故障。室內GIS的故障主要集中于清潔度、密封性。清潔度是GIS總裝和現場安裝中最首要的任務，如果GIS安裝過程中不夠清潔，有可能導致GIS放電，而含水在電弧的作用下則有可能產生有害氣體不僅對設備造成傷害，還有可能造成人員中毒。密封性是GIS絕緣的關鍵，SF6氣體泄露會造成GIS致命的故障。因此密封性檢查應貫穿于整個制造和安裝的始終。密封效果主要取決于罐體焊接質量，其次是密封圈的制造、安裝調整情況。

參考文獻

[1]裘吟君，劉巖，姜宏仁，等.220kV GIS SF6 CT氣室閃絡分析[J].南方電網技術，2007（02）：71-74.

[2]朱寶林.SF6斷路器技能考核培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]肖登明，董越，黃東海.我國特高壓輸電工程的GIS技術[J].高電壓技術，2006，32（12）115-117.

作者簡介

凌華（1960-），男，浙江省杭州市人。大學本科學歷。現為杭州華電半山發電有限公司工程師。研究方向為發電廠電氣運行管理。

作者單位

杭州華電半山發電有限公司 浙江省杭州市 310000