气体高压组合开关设备新技术

朱正龙

【摘要】作为高压配电装置形式中的一种，气体绝缘金属封闭开关设备具有较强的绝缘性以及灭弧性。SF6气体是灭弧选用的气体，GIS（气体绝缘高压组合开关设备）设备的电场是不均匀电场，其结构是采用同轴圆柱体间隙，因此GIS设备具有更强的电气性能。此外GIS设备还具有面积小、安全性高以及可靠性强的优点，得到广泛的采用。本文结合实际应用中的问题，对GIS设备的主要结构和操作模式进行了阐述，并介绍了GIS设备的安装标准以及维护工作，最后对气体绝缘高压组合开关设备既GIS存在的不足之处进行了分析，并提出相应提高方法。

【关键词】GIS；运行；发展

一、基本原理和发展

气体绝缘高压组合开关设备[1]简称GIS，由隔离开关、断路器、避雷器、电流互感器、套管母线管以及电压互感器等电器元件构成。它的绝缘性能是采用SF6气体作为绝缘介质以及灭弧介质，它们的绝缘性能要比空气好很多。此外，GIS设备[2]还具有面积小、安全性高以及可靠性强的优点，在实际应用中被广泛的采用。

SF6气体的产生距今已有百余年历史，在GIS的发展过程中，SF6气体有着至关重要的作用，SF6气体断路器是GIS设备的主要工作部件，同时也是GIS设备的唯一绝缘[3]和灭弧介质。近年来，各个生产厂家开始对元件构件、组合方式以及工艺和维护等方面进行大量研究，目的是为了进一步提高GIS的制造技术以及使用可靠性，从而达到经济性的目的。氧化锌避雷器的应用以及单压式SF6断路器的使用，促进了GIS向小型化的迈进和发展，使GIS设备在结构上进一步得到简化，性能进一步提高。

二、GIS设备的优势

GIS设备形成的电场结构不均匀，较常规变电站的电气性能更加优秀。此外，其还具有配置灵活、结构紧凑、占地小、安全方便、可靠、适应环境能力强，维护简便灯优点。

1、小型化

变电站体积如何实现小型化，若金属与导体的电位壳体之间绝缘距离缩短，便会缩小变电站体积进而实现小型化，GIS利用六氟化硫作为绝缘与灭弧的介质实现了此目的。与常规站相比土地资源减少，节约了预算。且GIS的设备在占地面积与安装空间上均只占常规站的一半。

2、可靠性较高

六氟化硫化学性质较为稳定，为一种惰性气体，绝缘和散热性较好。在此种气体下密封开关柜的带电部分，设备可与空气绝缘，设备由于气体的隔绝不受外部环境的影响与干扰[4]，使得操作机构实现了无气化、无油化。此种设计较为良好，使得所有器具元件成为一个整体，抗震目的较好。

3、安全性较好

电力行业最大安全隐患为触电危险，而此种隐患可通过将带电部分在接地金属壳内密封住得到有效解决。除此之外，还存在火灾隐患，SF6为一种不可燃性气体，大大降低了火灾风险。

4、与外部不利影响杜绝

涡流耗损小，电能的耗损便会相应减小。降低感应磁场，便可减少涡流的损耗。GIS的外壳感应磁场较小，使得涡流损耗较小。另GIS设备噪音小且抗无线电干扰能力较强，原因是其金属外壳全部封闭带电部分，屏蔽了电磁静电，抗无线电的干扰能力极强。常规站噪音较大，而GIS采用了弹簧机构，操作时噪音较低。

5、安装周期较短

电力先行可推动经济社会的快速发展，而变电站的建设为电力发展的依靠。因此变电站的建设进度不可耽误。出于经济效益的考虑，GIS设备的安装周期应缩短，否则电力设施会因落后于社会经济的建设而使得经济发展的进度拖后。六氟化硫组合的开关柜具有小型化特点，设备的整机试验与装配可在工厂内试验检测合格后出厂，再用单元或间隔的形式运到使用现场，使得现场安装周期有效缩短，可靠性相应提高。

6、维护较方便、检修周期较长

六氟化硫组合开关柜的结构布局与灭弧系统具有合理性、先进性的优点，不仅使得产品应用寿命延长，同时还减小了维修工作量，延长了检修周期。因其小型化、距离地面较低，使得日常的维护更为方便。此优势对于减少电力部门故障检修和计划检修的次数及每次检修的时间具有很大帮助，供电可靠性在一定程度上得到了提高，并提升了电力客户对供电站的满意度。

三、GIS设备的运行与维护

六氟化硫组合开关柜为一种新型金属封闭开关设备，以六氟化硫作为灭弧与绝缘介质。在输送变电线路中断路器起着保护与控制作用，GIS的主要元件为断路器，型号为110KVZF7A-125的三相共箱式的开关设备较为常见。

1、GIS设备的操作规定

事故处理与倒闸，运行人员必须于控制室内远方操作GIS设备完成操作，再相应操控继电室内允许的操作。同时应注意：若监控系统后台机出现故障禁止操作，经过值长同意可在现场进行调试工作中操作。

2、GIS设备的日常检查与巡视项目

巡视操作时，要对正在运行中的GIS设备进行外观检查，先通风15min再进入室内巡视检查GIS设备。主要检查设备有无异常，做好记录，日常检查与巡视项目项目主要有：（1）检查接地开关、断路器、隔离开关的现场位置是否正确；（2）检查各种信号灯的指示、开关与保护及综合自动化的设备是否正常；（3）检查各气室SF6的气体密度、气体压力与机构弹簧储能情况；（4）检查设备的外观、各管路阀门与本体有无变形、异常声音、气味及外壳有无锈蚀；（5）接地端有无过热；（6）外壳接地情况；（7）定期对GIS设备进行接头、壳体红外线测温；（8）GIS三相电流进行定期查看；（9）检查断路器情况。

3、GIS设备操作后检查

通过以下三点判断有无变化：（1）事件记录情况；（2）现场位置指示器状态；（3）通过工作站主接线图上运行人员观察其设备情况。

4、GIS设备日常维护项目

维护项目主要有：（1）按照第二项规定项目进行每天设备巡视检查；（2）对GIS设备的各回路三相电流平衡进行监视；红外测温GIS设备接头、金属壳体及二次盘柜工作；（3）根据设备点检规定，检查巡视GIS设备及就地控制箱；（4）按照月工作计划安排，盘面清扫GIS设备；（5）按照各变电站制定的设备、工区巡视制度执行工作；5、GIS设备特巡工作

主要包括：（1）负荷量增大时，设备巡视工作相应增加；（2）突发高温、雷雨、沙尘暴灯天气变化时，根据天气具体情况增加特别巡视工作，雷雨天气过后对各线路的避雷器工作情况及时检查；（3）倒闸操作之后，检查断路器电机、操作结构传动机构、本体是否良好；（4）GIS设备出现弹簧未储能、气室红外侧温度偏高情况，应及时检查设备，落实到个人消除故障；（5）事故跳闸故障之后，特巡检查相关设备。

四、GIS设备的安全防护

安全通风报警系统，进行硬件防护；应用GIS设备触电心肺复苏术进行软件防护；

五、GIS的操作模式

GIS设备的操作模式[5]与常规变电站极其相似，由于气设备一体化，无法直观看到隔离开关、断路器灯机械位置变化，因此在操作中要注意观察各个监控信号。其主要有三种操作模式：就地操作、测控装置操作、监控后台机远方操作。

六、结论

GIS设备体现了功能一体化测量数字化、控制网络化、状态可观化、操作程序化的特點，有效提高了供电的可靠性，为智能电网的实现提供了重要支撑。

参考文献

【1】沈建华.气体绝缘高压组合开关设备新技术[J].中国电力，2012，13（12）：255-256.

【2】李健机.高压开关设备应用技术[J].中国电力出版社，2013，31（21）：1324-1325.

【3】罗学沈.气体绝缘高压组合开关设备新技术研究[J].中国电力，2013，01（22）：12-13.

【4】王薇薇.气体绝缘高压组合开关设备新技术[J].科技信息，2014，15（32）：10-12.

【5】王卫东，康丽娟.浅谈SF6气体绝缘高压组合开关设备的运行管理[J].数字技术与应用，2014，15（25）：166-167.