GIS设备在电力系统中的应用及状态检修

田小龙 殷彦增 宋超

摘要：根据2019年相关数据，全球高压气体绝缘开关市场中72～550kV规格设备约占86%，占亚太地区高压气体绝缘开关市场约55%份额。GIS以其高安全性、占地面积小、基本不受大气条件影响等优点受到青睐。目前，我国GIS设备使用年限的高斯分布均数已到达缺陷高峰阶段，GIS检修的项目策划侧重点及运行状态分析尤为重要。本文分析了GIS技术的作用、功能，然后主要就电力系统管理中GIS技术的应用提出了部分探讨性建议。

关键词：GIS设备;电力系统;状态检修

1 引言

人类对电能的依赖越来越大，各行各业都缺少不了電。目前，在国际大都市、大中城市及人口密集的地区，寸土如金，电力的发展，为了保证充足、可靠的电力供应，也需要建设变电站的土地。所以势必既有占地问题，又有对环境保护等许多方面的要求，如防火、防噪音、防污染、防无线电干扰、美化环境等。若都要满足这些新的要求，传统的绝缘油介质的电气设备已经不能满足了，而应该采用无油化、组合化、小型化的电气成套设备。由于SF6气体具有不燃烧、优异的绝缘和灭弧性能，因此，选用和推广采用SF6绝缘介质的电气设备是与时俱进、技术发展的必然趋势。

2 GIS的作用、功能

现代信息化技术的出现与普及，催生了诸多的具体实用性技术，GIS技术便是其中之一，其主要的作用和功能是全方位地采集、存储、管理现实世界当中的地理数据、空间信息，并对其进行相应的分析和描述，降低原本数据、信息的抽象性，提高其“可读性”，发挥出这些数据信息的价值。GIS涉及到了对多门学科如地理学、水文学、地球物理、大气学、经济学等的综合应用，不过它最为突出的特点，依然是利用信息化技术所赋予的优势，如它可以通过对地理数据、空间信息的复杂分析，再可视化地显示出具体情况，为相关工作提供决策依据。就配电网规划中的GIS技术应用来说，在GIS技术的帮助下规划者可以更加直观、形象地掌握和了解地理位置信息，准确分析水文、地质、地貌，保证配电网能够完全地适应于周围环境条件。不仅如此，在GIS技术平台中，还可以综合性地反映出各个区域的电网结构、电网负荷以及地区经济情况，而且样是以直观形象的方式显示出来，这些都是配电网规划需要考虑的重要信息。通过对这些信息的可视化、综合化，无疑更有利于配电网规划工作的开展。

3 GIS设备常见问题

3.1 SF6气体泄露

SF6气体泄漏是较为常见的故障，气体泄漏导致气压下降，进而导致绝缘强度降低，严重情况将造成GIS被迫停运，危及电网安全。产生气体泄漏的主要原因分可归纳为四个方面：（1）对接面的密封垫、密封圈老化;（2）金属密封面表面有磕碰、划伤或者经长时间腐蚀、老化;（3）焊接壳体焊缝处有砂眼或铸件壳体存在针孔类损伤;（4）安装表面未清理干净，有异物。

3.2 内部放电

GIS设备的常见故障为绝缘性故障，主要指内部闪络击穿及局部放电，局部放电往往是绝缘性故障的先兆和表现形式。内部放电故障原因主要有以下几点：（1）GIS金属壳体在加工过程打磨不精细或者运输中磕碰造成的内部存在的金属突起、焊疤、毛刺;（2）工厂装配或现场安装环境控制不力，造成的GIS内部混入的杂物或自由微粒;（3）绝缘件材质本身存在质量问题，例如绝缘件表面破坏，浇筑有杂质，环氧树脂内部有气孔，绝缘件受潮，绝缘件表面腐蚀等情况;（4）吸附剂安装不对，粉尘粘在绝缘件上;密封圈润滑脂过多，温度高时融化掉到绝缘件上;以及悬浮电位放电等情况。

4 GIS设备在电力系统中的应用及状态检修

4.1 修前设备状态

检查内容包括：（1）指示设备的位置状态;（2）异常的噪音和气味;（3）过热导致的变色;（4）外壳及支架的生锈损伤情况;（5）气压及油压标记示数;（6）Sf6微水7红外热成像（一般情况下每个元件的温升不超过50K，在最高环境温度为40℃外壳的温升不超过30K）;（7）如有条件可配置SF6气体红外检漏仪，对法兰面及气体管道进行常规检测，在SF6气体压力下降较为明显的情况中比较常规的液体表面张力法、定性检漏、定量检漏法有着无需直接接触、检测灵敏度高、支持任何背景等优点。根据CIGRE对日本、中东、欧洲的335台200kV电压等级以上GIS主要故障部件的统计，断路器或开关29.9%，隔离开关18.2%，接地开关3.6%，电流互感器1.2%，电压互感器4.8%，母线6.9%，母线管道与连接部分22.4%，气体套管6.9%，电缆盒与密封件1.8%，变压器出口套管1.8%，避雷器1.2%，其他部分1.5%。可以针对断路器、隔离开关、母线管道及连接部分等缺陷较为频繁的设备进行重点巡检并制定相应策略。

4.2 故障诊断

有关断路器当中的液压机构在进行诊断故障中难以充分利用智能技术，往往是借助经验依据出现的故障现象加以诊断。其中的感官诊断法是尤为常见的，也就是检修人员依据对液压机构所掌握的经验，借助各个感官功能来对实际的液压机构状态进行判断，进而明确有没有故障以及发生故障的主要原因。针对值班人员应该在这一过重做好设备发生故障状态之前与之后的记录工作，这样有利于检修人员加以有效参考。有关此过程针对检修人员提出十分严格的经验和实操能力要求，唯有做到对液压机构全面了解才可以依托感官将机器实际运行情况有效推测，唯有充分掌握液压机构实际的运行原理，才能够将发生故障的主要原因推测出来，而且及时加以处理。以LW6机构频繁发生打压故障为例，在全面进行检查之后元件大部分是正常的，可是通过手触摸控制阀发现有微热而且能听到泄漏声，由此能够说明是因为控制阀内部发生漏而导致的打压过于频繁。

4.3 合理选择通风机

通风机的风口应安装在室内下部，装设高度应符合设计标准要求。室内的上部仍应装设事故排烟（气）装置。根据正常运行通风和事故处理排风的不同需要，通风的风口宜布置于配电室的上部，排风的风口宜布置于配电室的下部，因此两者应兼顾。另外，GIS全封闭组合电器设备室内若有综合自动化装置时，应装设空调或除湿设备。当GIS全封闭组合电器设备发生故障或事故时，室内往往是烟雾弥漫和异味呛人，尤其是外溢的有毒气体会危及作业人员，为了保证在事故后的第一时间能进入现场了解情况，需要开启照明和排烟（气）装置，所以照明或装置的电源开关应为双联开关，安装在进门的外墙和室内。

5结束语

我们需要结合实际情况，在工作中不断总结和反思，提高GIS设备故障分析能力，加强GIS各类问题的解决措施的落地实施，尽可能减少故障出现概率，在设计、生产及现场安装等环节严格控制，做到早发现、早防范，为GIS设备稳定安全运行提供有力保障。

参考文献

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