GIS组合电器的大修及运维浅析

张绍波

（中国石油吉林石化公司机动设备处，吉林吉林 132021）

0 引言

GIS（Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关装置）组合电器，是将高压供变电系统的隔离开关、断路器、母线、接地刀闸、电压互感器、电流互感器、避雷器、进（出）线终端等设备及元件组合等封闭在金属壳体内，封闭室内充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质而组成的成套高压电器设备。因占地面积小、使用寿命长和维护方便等，在石化行业得到广泛应用。公司现有12套（用于220 kV系统1套，66 kV系统11套），为企业的安全、可靠、经济供电提供了硬件保障。但因元件布局紧凑，电压等级高，开关容量大，位置极其重要（主要用于总降变电所的进线），故对日常运行维护及检修要求较高，以检修中的问题为例，给出GIS组合电器的大修和运维工作中应注意的问题。

1 大修设备概况

此次分解大修的GIS组合电器是北京北开电气股份有限公司的产品，型号为ZF4-110。于20世纪90年代末投用，检修时已运行16年。该设备采用液压操动机构，三相分箱式结构，主要包括11组（因为是分箱式结构，所以每组包括3个间隔）电气间隔：2组进线隔离刀间隔，2组进线断路器间隔，1组母联断路器间隔，2组主变压器馈出断路器间隔，2组电流互感器间隔，2组电压互感器间隔。检修内容是逐个间隔分解检查，更换损坏或有缺陷的部件，检修液压操动机构。设备的整体外观如图1所示。

2 设备检修情况

（1）人员准备。施工单位配备项目经理1名，电气安装人员6名，电气试验人员2名，起重人员1名，钳工2名，力工5名，明确人员分工并进行必要的安全、技术培训。

图1 设备外观

（2）物资及工机具准备。现场配备吊车、钳工工作台、安全防护用具、SF6回收设备和真空泵、SF6气体回收钢瓶、真空吸尘器、瓶装SF6气体、高纯氮、微水检测仪、SF6气体检漏仪、高压耐压试验仪、直流电阻测量仪、交直流稳压电源、无水乙醇等。

（3）检修现场环境准备。清理现场杂物，做好现场防雨防尘，使现场作业环境达到无垃圾、无灰尘、无脏污的干净整洁的状态，同时要做好现场的通风。

3 检修工作实施

3.1 SF6气体回收

在设备分解前，将各封闭间隔室内的SF6气体及分解物用SF6气体回收装置回收到空瓶中并抽真空，然后用高纯氮反复冲洗，开启密封后，人员撤离现场30 min以上，同时现场进行彻底通风。

3.2 设备分解检查及更换部件

完成上述工作后，分解各气室，取出吸附剂，用真空吸尘器吸除零部件上的固态分解物，再用无水乙醇清洗金属零部件及绝缘部件。

分解全部断路器、隔离开关、接地开关等封闭间隔室，检查内部盆式绝缘子、灭弧罩、绝缘拉杆等部件，更换缺陷部件，更换全部O形密封圈，更换吸附剂，调整开关分合闸位置。检修发现3个问题。

（1）盆式绝缘子有放电痕迹，如图2所示。这种放电的最主要原因是盆式绝缘子表面粗糙和存在杂质以及含水量超标。更换新的合格的盆式绝缘子，安装时应进行表面处理。

（2）断路器玻璃钢灭弧罩损坏，如图3所示。这种损坏主要是断路器在分、合闸时产生的振动和冲击引起的，应增加其机械强度。更换新的玻璃钢灭弧罩。

图2 盆式绝缘子有放电痕迹

图3 玻璃钢灭弧罩损坏

图4 绝缘拉杆损坏

（3）绝缘拉杆损坏4根，如图4。这种现象主要在切断大电流，特别是短路电流时，在电磁力作用下，在水平方向产生扭矩，导致连接部位撕裂。更换新的绝缘拉杆。

3.3 设备回装、充气

处理完各部部件后，将设备回装、调试。抽真空合格后，充0.05 MPa高纯氮，检测湿度合格后再次抽真空，然后充0.05 MPa SF6气体，检漏、测湿度合格后充SF6气体到额定值，重新测湿度并检漏至合格。

3.4 检修后测试

（1）回路电阻测量。GIS设备组装完毕后，在元件调试之前，应测试主回路电阻，以检查主回路中的连接和触头接触情况，并采用直流降压法测量，测试电流≥100 A。测试电流可利用进出线套管注入，当测试回路各相长度相同时，测量的各相数据应在三相平均值的±10%以内。

（2）断路器测试。测量断路器的分、合闸时间及同期性；测量分、合闸线圈的绝缘电阻及直流电阻；试验操动机构的闭锁性能；检查操动机构的防跳和防止非全相合闸辅助控制装置的动作性能；做工频耐压试验。

（3）隔离开关和接地开关。测量分、合时间，试验操动机构，测量辅助回路和控制回路绝缘电阻及工频耐压试验。

（4）电流互感器。将GIS上所有电流互感器的二次绕组短路并接地，规定的试验电压加到每相导体和外壳之间，每次试验一相，其他不需要试验相，将导体与接地的外壳连接。

4 分解大修对今后日常运维的启示

GIS组合电器自20世纪90年代在国内陆续使用以来，其优良、可靠的性能已被用户认可，但目前大多已运行超过15年，正处于故障高发期，所以日常运行维护要引起特别重视。按照规范标准要求，运行维护主要包括巡视检查、定期检查和临时性检查，具体工作内容在DL/T 603—1996《电气绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程》中有详细说明，本文不再赘述。通过分解大修发现，今后的运行维护应做好5项工作。

（1）检查气体压力，发现气体压力降低要及时补气，严重时应查明泄漏原因，及时消除漏点。这里不要用化工生产装置中常用的“带压堵漏”方法消除漏点，因为采用该方法要打入大量的胶剂，在密闭的间隔内产生不规则的凹凸面，极易产生放电，严重时导致整个密闭间隔内的母线崩烧，这方面已有案例教训。

（2）加强设备基础的巡视检查。东北的冬季气候寒冷，易发生设备基础冻胀，从而导致气室间隔在盆式绝缘子连接处产生漏点，使气体压力急聚下降，导致严重后果。

（3）加强环境温度控制。如果环境温度变化过大和过快，势必引起密闭间隔湿度加大，造成气体含水超标，导致事故。

（4）当断路器切断短路电流后，应进行分解检查后再投入运行，上面灭弧罩和绝缘拉杆损坏现象应是切断大电流引起的。

（5）利用先进的技术手段，实施设备的状态监测和故障诊断。据有关资料显示，用超声波局部放电法和超高频局部放电法，能快速、精确地定位GIS组合电器的缺陷。

5 结语

GIS组合电器通常安装在化工企业总降变电所的进线位置，对整个企业的安全稳定供电具有举足轻重的地位，由于化工企业连续化生产，系统停电检修的机会很少，因此做好运行维护工作是极其重要的，必须及时发现微小缺陷，并尽快处理。