GIS設備在電力系統中的應用及狀態檢修

田小龍 殷彥增 宋超

摘要：根據2019年相關數據，全球高壓氣體絕緣開關市場中72～550kV規格設備約占86%，占亞太地區高壓氣體絕緣開關市場約55%份額。GIS以其高安全性、占地面積小、基本不受大氣條件影響等優點受到青睞。目前，我國GIS設備使用年限的高斯分布均數已到達缺陷高峰階段，GIS檢修的項目策劃側重點及運行狀態分析尤為重要。本文分析了GIS技術的作用、功能，然后主要就電力系統管理中GIS技術的應用提出了部分探討性建議。

關鍵詞：GIS設備;電力系統;狀態檢修

1 引言

人類對電能的依賴越來越大，各行各業都缺少不了電。目前，在國際大都市、大中城市及人口密集的地區，寸土如金，電力的發展，為了保證充足、可靠的電力供應，也需要建設變電站的土地。所以勢必既有占地問題，又有對環境保護等許多方面的要求，如防火、防噪音、防污染、防無線電干擾、美化環境等。若都要滿足這些新的要求，傳統的絕緣油介質的電氣設備已經不能滿足了，而應該采用無油化、組合化、小型化的電氣成套設備。由于SF6氣體具有不燃燒、優異的絕緣和滅弧性能，因此，選用和推廣采用SF6絕緣介質的電氣設備是與時俱進、技術發展的必然趨勢。

2 GIS的作用、功能

現代信息化技術的出現與普及，催生了諸多的具體實用性技術，GIS技術便是其中之一，其主要的作用和功能是全方位地采集、存儲、管理現實世界當中的地理數據、空間信息，并對其進行相應的分析和描述，降低原本數據、信息的抽象性，提高其“可讀性”，發揮出這些數據信息的價值。GIS涉及到了對多門學科如地理學、水文學、地球物理、大氣學、經濟學等的綜合應用，不過它最為突出的特點，依然是利用信息化技術所賦予的優勢，如它可以通過對地理數據、空間信息的復雜分析，再可視化地顯示出具體情況，為相關工作提供決策依據。就配電網規劃中的GIS技術應用來說，在GIS技術的幫助下規劃者可以更加直觀、形象地掌握和了解地理位置信息，準確分析水文、地質、地貌，保證配電網能夠完全地適應于周圍環境條件。不僅如此，在GIS技術平臺中，還可以綜合性地反映出各個區域的電網結構、電網負荷以及地區經濟情況，而且樣是以直觀形象的方式顯示出來，這些都是配電網規劃需要考慮的重要信息。通過對這些信息的可視化、綜合化，無疑更有利于配電網規劃工作的開展。

3 GIS設備常見問題

3.1 SF6氣體泄露

SF6氣體泄漏是較為常見的故障，氣體泄漏導致氣壓下降，進而導致絕緣強度降低，嚴重情況將造成GIS被迫停運，危及電網安全。產生氣體泄漏的主要原因分可歸納為四個方面：（1）對接面的密封墊、密封圈老化;（2）金屬密封面表面有磕碰、劃傷或者經長時間腐蝕、老化;（3）焊接殼體焊縫處有砂眼或鑄件殼體存在針孔類損傷;（4）安裝表面未清理干凈，有異物。

3.2 內部放電

GIS設備的常見故障為絕緣性故障，主要指內部閃絡擊穿及局部放電，局部放電往往是絕緣性故障的先兆和表現形式。內部放電故障原因主要有以下幾點：（1）GIS金屬殼體在加工過程打磨不精細或者運輸中磕碰造成的內部存在的金屬突起、焊疤、毛刺;（2）工廠裝配或現場安裝環境控制不力，造成的GIS內部混入的雜物或自由微粒;（3）絕緣件材質本身存在質量問題，例如絕緣件表面破壞，澆筑有雜質，環氧樹脂內部有氣孔，絕緣件受潮，絕緣件表面腐蝕等情況;（4）吸附劑安裝不對，粉塵粘在絕緣件上;密封圈潤滑脂過多，溫度高時融化掉到絕緣件上;以及懸浮電位放電等情況。

4 GIS設備在電力系統中的應用及狀態檢修

4.1 修前設備狀態

檢查內容包括：（1）指示設備的位置狀態;（2）異常的噪音和氣味;（3）過熱導致的變色;（4）外殼及支架的生銹損傷情況;（5）氣壓及油壓標記示數;（6）Sf6微水7紅外熱成像（一般情況下每個元件的溫升不超過50K，在最高環境溫度為40℃外殼的溫升不超過30K）;（7）如有條件可配置SF6氣體紅外檢漏儀，對法蘭面及氣體管道進行常規檢測，在SF6氣體壓力下降較為明顯的情況中比較常規的液體表面張力法、定性檢漏、定量檢漏法有著無需直接接觸、檢測靈敏度高、支持任何背景等優點。根據CIGRE對日本、中東、歐洲的335臺200kV電壓等級以上GIS主要故障部件的統計，斷路器或開關29.9%，隔離開關18.2%，接地開關3.6%，電流互感器1.2%，電壓互感器4.8%，母線6.9%，母線管道與連接部分22.4%，氣體套管6.9%，電纜盒與密封件1.8%，變壓器出口套管1.8%，避雷器1.2%，其他部分1.5%。可以針對斷路器、隔離開關、母線管道及連接部分等缺陷較為頻繁的設備進行重點巡檢并制定相應策略。

4.2 故障診斷

有關斷路器當中的液壓機構在進行診斷故障中難以充分利用智能技術，往往是借助經驗依據出現的故障現象加以診斷。其中的感官診斷法是尤為常見的，也就是檢修人員依據對液壓機構所掌握的經驗，借助各個感官功能來對實際的液壓機構狀態進行判斷，進而明確有沒有故障以及發生故障的主要原因。針對值班人員應該在這一過重做好設備發生故障狀態之前與之后的記錄工作，這樣有利于檢修人員加以有效參考。有關此過程針對檢修人員提出十分嚴格的經驗和實操能力要求，唯有做到對液壓機構全面了解才可以依托感官將機器實際運行情況有效推測，唯有充分掌握液壓機構實際的運行原理，才能夠將發生故障的主要原因推測出來，而且及時加以處理。以LW6機構頻繁發生打壓故障為例，在全面進行檢查之后元件大部分是正常的，可是通過手觸摸控制閥發現有微熱而且能聽到泄漏聲，由此能夠說明是因為控制閥內部發生漏而導致的打壓過于頻繁。

4.3 合理選擇通風機

通風機的風口應安裝在室內下部，裝設高度應符合設計標準要求。室內的上部仍應裝設事故排煙（氣）裝置。根據正常運行通風和事故處理排風的不同需要，通風的風口宜布置于配電室的上部，排風的風口宜布置于配電室的下部，因此兩者應兼顧。另外，GIS全封閉組合電器設備室內若有綜合自動化裝置時，應裝設空調或除濕設備。當GIS全封閉組合電器設備發生故障或事故時，室內往往是煙霧彌漫和異味嗆人，尤其是外溢的有毒氣體會危及作業人員，為了保證在事故后的第一時間能進入現場了解情況，需要開啟照明和排煙（氣）裝置，所以照明或裝置的電源開關應為雙聯開關，安裝在進門的外墻和室內。

5結束語

我們需要結合實際情況，在工作中不斷總結和反思，提高GIS設備故障分析能力，加強GIS各類問題的解決措施的落地實施，盡可能減少故障出現概率，在設計、生產及現場安裝等環節嚴格控制，做到早發現、早防范，為GIS設備穩定安全運行提供有力保障。

參考文獻

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