摘 要

隨著GIS在我國(guó)電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，GIS系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)戶(hù)外AIS系統(tǒng)的優(yōu)越性能得到實(shí)際的檢驗(yàn)，但是近些年GIS在電力系統(tǒng)的使用過(guò)程中仍然曝露出一些問(wèn)題，文章主要分析GIS與傳統(tǒng)AIS的優(yōu)缺點(diǎn)及室外GIS和室內(nèi)GIS在使用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際情況提出解決問(wèn)題的建議。

【關(guān)鍵詞】AIS系統(tǒng) GIS系統(tǒng) 斷路器 對(duì)比分析

GIS（gas insulated substation）是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡(jiǎn)稱(chēng)。GIS由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、母線(xiàn)、連接件和出線(xiàn)終端等組成，如圖1，這些設(shè)備全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF6絕緣氣體，故也稱(chēng)SF6全封閉組合電器。GIS不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而且在特高壓領(lǐng)域也被使用。與常規(guī)敞開(kāi)式變電站相比，GIS的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，維護(hù)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(duì)比

（1）作為傳統(tǒng)的敞開(kāi)式配電設(shè)備AIS，在我國(guó)發(fā)展已經(jīng)處于成熟期，并且具有一定的制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。它主要以瓷套作為設(shè)備外殼，從而實(shí)現(xiàn)絕緣的功效，一定程度上節(jié)約了成本，AIS的主要技術(shù)特點(diǎn)是：設(shè)備布局清晰，有利于相關(guān)人員進(jìn)行日常維護(hù)和檢修，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)架形式清晰，電氣接線(xiàn)分明，利于操作。缺點(diǎn)在于AIS設(shè)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(shè)備安全運(yùn)行。

（2）GIS相比于AIS系統(tǒng)具有占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、運(yùn)行可靠性高、運(yùn)行方便、檢修周期長(zhǎng)、維護(hù)工作量小、安裝迅速、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)在于GIS屬于全封閉的設(shè)備，整體造價(jià)成本高，當(dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)，不能通過(guò)外部直觀察實(shí)現(xiàn)快速解除故障的目的，GIS需要借助相關(guān)監(jiān)視儀器進(jìn)行處理。

2 室外GIS和室內(nèi)GIS

圖2為室外GIS圖，由于室外GIS長(zhǎng)期暴露室外，室外GIS實(shí)際運(yùn)行中，出現(xiàn)了幾類(lèi)典型問(wèn)題。

2.1 室外GIS所遇到的情況

（1）案例1：某電廠在線(xiàn)路由運(yùn)行改檢修的操作過(guò)程中，當(dāng)按操作步驟，操作斷開(kāi)220kV該線(xiàn)路開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，操作人員立即就地檢查，該線(xiàn)路LCP控制柜合閘出口壓板在投入位置，開(kāi)關(guān)分合閘控制電源正常，聯(lián)鎖條件滿(mǎn)足，開(kāi)關(guān)室SF6氣壓、密度正常，分閘彈簧儲(chǔ)能正常。當(dāng)檢查到就地二次控制回路輔助觸點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)二次輔助觸點(diǎn)接觸不良，接觸控制器受潮的現(xiàn)象存在，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)拒分。經(jīng)仔細(xì)檢查我們發(fā)現(xiàn)就地LCP控制柜內(nèi)有水汽存在，LCP控制柜加熱裝置并未工作，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)加熱裝置的恒溫控制器損壞，導(dǎo)致加熱器不工作通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，直接原因是加熱器未工作，導(dǎo)致LCP柜結(jié)露，引起設(shè)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(guò)仔細(xì)檢查還發(fā)現(xiàn)GIS多處鋼架、信號(hào)線(xiàn)管銹蝕嚴(yán)重。對(duì)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(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。②每班巡回檢查GIS設(shè)備是否有腐蝕、結(jié)露等情況出現(xiàn)，LCP柜加熱器是否正常，否有結(jié)露的情況。通過(guò)以上措施，GIS一直穩(wěn)定運(yùn)行。未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

（2）案例2：GIS柜斷路器SF6泄漏的信號(hào)間斷出現(xiàn)時(shí)有時(shí)無(wú)。現(xiàn)象：某日NCS操作員站時(shí)有時(shí)無(wú)發(fā)出報(bào)警光字牌信號(hào)“GIS柜斷路器SF6泄漏”的報(bào)警。處理：運(yùn)行人員立即進(jìn)行就地檢查，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)就地屏上“斷路器氣室壓力一級(jí)報(bào)警”報(bào)警燈亮。就地檢查開(kāi)關(guān)某一相氣室密度計(jì)指針位于綠色正常區(qū)域。用SF6檢漏儀詳細(xì)檢查該氣室的各密封部件并無(wú)泄漏點(diǎn)。通過(guò)仔細(xì)分析我們發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)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(jié)早晚和中午溫度變化較大，導(dǎo)致氣體密度變化較大。

2.2 室內(nèi)GIS所遇到的問(wèn)題

圖3為室內(nèi)GIS布局圖，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)典型問(wèn)題及解決方案有：

（1）案例1：GIS裝置內(nèi)開(kāi)關(guān)氣室SF6氣體漏氣嚴(yán)重，發(fā)出閉鎖信號(hào)。某日NCS操作員站上發(fā)出“GIS斷路器SF6閉鎖”光字牌。工作人員迅速前往就地GIS母線(xiàn)室進(jìn)行檢查，進(jìn)入GIS母線(xiàn)室前，開(kāi)啟全部排風(fēng)扇，保持室內(nèi)通風(fēng)良好，在GIS氧量探測(cè)儀探測(cè)正常后進(jìn)入GIS母線(xiàn)室發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)就地屏上“斷路器氣室壓力閉鎖”報(bào)警燈亮。檢查開(kāi)關(guān)某一相氣室密度計(jì)指針位于紅色區(qū)域。此時(shí)開(kāi)關(guān)合閘及分閘一、分閘二回路均被閉鎖。通過(guò)上述現(xiàn)象判斷發(fā)生大量漏氣情況，此時(shí)將危及設(shè)備安全，按規(guī)程不允許繼續(xù)運(yùn)行。經(jīng)上級(jí)允許停役該條線(xiàn)路運(yùn)行，工作人員立即將開(kāi)關(guān)改為非自動(dòng)狀態(tài)，將其余運(yùn)行線(xiàn)路導(dǎo)致另外一條母線(xiàn)運(yùn)行，空出該條母線(xiàn)，暫時(shí)使用本系統(tǒng)母聯(lián)保護(hù)臨時(shí)替代線(xiàn)路保護(hù)運(yùn)行。最后通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)進(jìn)行串聯(lián)切斷，將該開(kāi)關(guān)改至檢修狀態(tài)進(jìn)行處理。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該開(kāi)關(guān)殼體連接處密封圈存在漏點(diǎn)，拆開(kāi)該開(kāi)關(guān)殼體發(fā)現(xiàn)密封圈安裝位置不符合要求，判定為安裝工藝不合格導(dǎo)致SF6泄漏嚴(yán)重。

（2）案例2：GIS裝置內(nèi)SF6例行性取樣分析發(fā)現(xiàn)HF等低氟化物。某日我公司檢修例行性對(duì)GIS裝置SF6氣體進(jìn)行取樣分析工作，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)SF6氣體中含有HF氣體，該現(xiàn)象立即引起部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)的重視，因?yàn)镠F的產(chǎn)生意味著SF6氣體中含有水分。水分對(duì)GIS運(yùn)行的影響關(guān)鍵在于：如果沒(méi)有將SF6氣體控制在0℃以下，則在溫度變化時(shí)絕緣體表面會(huì)形成凝露，所附著的水珠和SF6電弧產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成HF等低氟化物，從而導(dǎo)致沿面的絕緣材料和金屬表面劣化。而是什么原因?qū)е耂F6中存在水分我們分析可能的原因是：①GIS安裝過(guò)程中水分清除不徹底。②充入SF6露點(diǎn)不合格。其中第一點(diǎn)可能性更大。我們采取措施是經(jīng)上級(jí)審批允許，按操作規(guī)程將不合格的SF6放出，充入合格的SF6氣體。

3 結(jié)論

通過(guò)以上案例的對(duì)比分析我們發(fā)現(xiàn)我們GIS裝置相對(duì)于傳統(tǒng)AIS設(shè)備優(yōu)點(diǎn)很多，但是其設(shè)備成本和維護(hù)成本確遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于戶(hù)外AIS系統(tǒng)。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行我們發(fā)現(xiàn)影響戶(hù)外GIS系統(tǒng)的主要因?yàn)閼?hù)外空氣的溫度和濕度，所以戶(hù)外GIS應(yīng)該制定溫度和濕度可能對(duì)設(shè)備影響的事故預(yù)案，從而盡可能避免因?yàn)檫@兩個(gè)因素所造成GIS設(shè)備故障。室內(nèi)GIS的故障主要集中于清潔度、密封性。清潔度是GIS總裝和現(xiàn)場(chǎng)安裝中最首要的任務(wù)，如果GIS安裝過(guò)程中不夠清潔，有可能導(dǎo)致GIS放電，而含水在電弧的作用下則有可能產(chǎn)生有害氣體不僅對(duì)設(shè)備造成傷害，還有可能造成人員中毒。密封性是GIS絕緣的關(guān)鍵，SF6氣體泄露會(huì)造成GIS致命的故障。因此密封性檢查應(yīng)貫穿于整個(gè)制造和安裝的始終。密封效果主要取決于罐體焊接質(zhì)量，其次是密封圈的制造、安裝調(diào)整情況。

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作者簡(jiǎn)介

凌華（1960-），男，浙江省杭州市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為杭州華電半山發(fā)電有限公司工程師。研究方向?yàn)榘l(fā)電廠電氣運(yùn)行管理。

作者單位

杭州華電半山發(fā)電有限公司 浙江省杭州市 310000