氣體高壓組合開關(guān)設(shè)備新技術(shù)

朱正龍

【摘要】作為高壓配電裝置形式中的一種，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備具有較強(qiáng)的絕緣性以及滅弧性。SF6氣體是滅弧選用的氣體，GIS（氣體絕緣高壓組合開關(guān)設(shè)備）設(shè)備的電場(chǎng)是不均勻電場(chǎng)，其結(jié)構(gòu)是采用同軸圓柱體間隙，因此GIS設(shè)備具有更強(qiáng)的電氣性能。此外GIS設(shè)備還具有面積小、安全性高以及可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的采用。本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題，對(duì)GIS設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)和操作模式進(jìn)行了闡述，并介紹了GIS設(shè)備的安裝標(biāo)準(zhǔn)以及維護(hù)工作，最后對(duì)氣體絕緣高壓組合開關(guān)設(shè)備既GIS存在的不足之處進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)提高方法。

【關(guān)鍵詞】GIS；運(yùn)行；發(fā)展

一、基本原理和發(fā)展

氣體絕緣高壓組合開關(guān)設(shè)備[1]簡(jiǎn)稱GIS，由隔離開關(guān)、斷路器、避雷器、電流互感器、套管母線管以及電壓互感器等電器元件構(gòu)成。它的絕緣性能是采用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)以及滅弧介質(zhì)，它們的絕緣性能要比空氣好很多。此外，GIS設(shè)備[2]還具有面積小、安全性高以及可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛的采用。

SF6氣體的產(chǎn)生距今已有百余年歷史，在GIS的發(fā)展過(guò)程中，SF6氣體有著至關(guān)重要的作用，SF6氣體斷路器是GIS設(shè)備的主要工作部件，同時(shí)也是GIS設(shè)備的唯一絕緣[3]和滅弧介質(zhì)。近年來(lái)，各個(gè)生產(chǎn)廠家開始對(duì)元件構(gòu)件、組合方式以及工藝和維護(hù)等方面進(jìn)行大量研究，目的是為了進(jìn)一步提高GIS的制造技術(shù)以及使用可靠性，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的目的。氧化鋅避雷器的應(yīng)用以及單壓式SF6斷路器的使用，促進(jìn)了GIS向小型化的邁進(jìn)和發(fā)展，使GIS設(shè)備在結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步得到簡(jiǎn)化，性能進(jìn)一步提高。

二、GIS設(shè)備的優(yōu)勢(shì)

GIS設(shè)備形成的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)不均勻，較常規(guī)變電站的電氣性能更加優(yōu)秀。此外，其還具有配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、安全方便、可靠、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)便燈優(yōu)點(diǎn)。

1、小型化

變電站體積如何實(shí)現(xiàn)小型化，若金屬與導(dǎo)體的電位殼體之間絕緣距離縮短，便會(huì)縮小變電站體積進(jìn)而實(shí)現(xiàn)小型化，GIS利用六氟化硫作為絕緣與滅弧的介質(zhì)實(shí)現(xiàn)了此目的。與常規(guī)站相比土地資源減少，節(jié)約了預(yù)算。且GIS的設(shè)備在占地面積與安裝空間上均只占常規(guī)站的一半。

2、可靠性較高

六氟化硫化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，為一種惰性氣體，絕緣和散熱性較好。在此種氣體下密封開關(guān)柜的帶電部分，設(shè)備可與空氣絕緣，設(shè)備由于氣體的隔絕不受外部環(huán)境的影響與干擾[4]，使得操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無(wú)氣化、無(wú)油化。此種設(shè)計(jì)較為良好，使得所有器具元件成為一個(gè)整體，抗震目的較好。

3、安全性較好

電力行業(yè)最大安全隱患為觸電危險(xiǎn)，而此種隱患可通過(guò)將帶電部分在接地金屬殼內(nèi)密封住得到有效解決。除此之外，還存在火災(zāi)隱患，SF6為一種不可燃性氣體，大大降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

4、與外部不利影響杜絕

渦流耗損小，電能的耗損便會(huì)相應(yīng)減小。降低感應(yīng)磁場(chǎng)，便可減少渦流的損耗。GIS的外殼感應(yīng)磁場(chǎng)較小，使得渦流損耗較小。另GIS設(shè)備噪音小且抗無(wú)線電干擾能力較強(qiáng)，原因是其金屬外殼全部封閉帶電部分，屏蔽了電磁靜電，抗無(wú)線電的干擾能力極強(qiáng)。常規(guī)站噪音較大，而GIS采用了彈簧機(jī)構(gòu)，操作時(shí)噪音較低。

5、安裝周期較短

電力先行可推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，而變電站的建設(shè)為電力發(fā)展的依靠。因此變電站的建設(shè)進(jìn)度不可耽誤。出于經(jīng)濟(jì)效益的考慮，GIS設(shè)備的安裝周期應(yīng)縮短，否則電力設(shè)施會(huì)因落后于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)而使得經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)度拖后。六氟化硫組合的開關(guān)柜具有小型化特點(diǎn)，設(shè)備的整機(jī)試驗(yàn)與裝配可在工廠內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)合格后出廠，再用單元或間隔的形式運(yùn)到使用現(xiàn)場(chǎng)，使得現(xiàn)場(chǎng)安裝周期有效縮短，可靠性相應(yīng)提高。

6、維護(hù)較方便、檢修周期較長(zhǎng)

六氟化硫組合開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)布局與滅弧系統(tǒng)具有合理性、先進(jìn)性的優(yōu)點(diǎn)，不僅使得產(chǎn)品應(yīng)用壽命延長(zhǎng)，同時(shí)還減小了維修工作量，延長(zhǎng)了檢修周期。因其小型化、距離地面較低，使得日常的維護(hù)更為方便。此優(yōu)勢(shì)對(duì)于減少電力部門故障檢修和計(jì)劃?rùn)z修的次數(shù)及每次檢修的時(shí)間具有很大幫助，供電可靠性在一定程度上得到了提高，并提升了電力客戶對(duì)供電站的滿意度。

三、GIS設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)

六氟化硫組合開關(guān)柜為一種新型金屬封閉開關(guān)設(shè)備，以六氟化硫作為滅弧與絕緣介質(zhì)。在輸送變電線路中斷路器起著保護(hù)與控制作用，GIS的主要元件為斷路器，型號(hào)為110KVZF7A-125的三相共箱式的開關(guān)設(shè)備較為常見(jiàn)。

1、GIS設(shè)備的操作規(guī)定

事故處理與倒閘，運(yùn)行人員必須于控制室內(nèi)遠(yuǎn)方操作GIS設(shè)備完成操作，再相應(yīng)操控繼電室內(nèi)允許的操作。同時(shí)應(yīng)注意：若監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)出現(xiàn)故障禁止操作，經(jīng)過(guò)值長(zhǎng)同意可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試工作中操作。

2、GIS設(shè)備的日常檢查與巡視項(xiàng)目

巡視操作時(shí)，要對(duì)正在運(yùn)行中的GIS設(shè)備進(jìn)行外觀檢查，先通風(fēng)15min再進(jìn)入室內(nèi)巡視檢查GIS設(shè)備。主要檢查設(shè)備有無(wú)異常，做好記錄，日常檢查與巡視項(xiàng)目項(xiàng)目主要有：（1）檢查接地開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)位置是否正確；（2）檢查各種信號(hào)燈的指示、開關(guān)與保護(hù)及綜合自動(dòng)化的設(shè)備是否正常；（3）檢查各氣室SF6的氣體密度、氣體壓力與機(jī)構(gòu)彈簧儲(chǔ)能情況；（4）檢查設(shè)備的外觀、各管路閥門與本體有無(wú)變形、異常聲音、氣味及外殼有無(wú)銹蝕；（5）接地端有無(wú)過(guò)熱；（6）外殼接地情況；（7）定期對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行接頭、殼體紅外線測(cè)溫；（8）GIS三相電流進(jìn)行定期查看；（9）檢查斷路器情況。

3、GIS設(shè)備操作后檢查

通過(guò)以下三點(diǎn)判斷有無(wú)變化：（1）事件記錄情況；（2）現(xiàn)場(chǎng)位置指示器狀態(tài)；（3）通過(guò)工作站主接線圖上運(yùn)行人員觀察其設(shè)備情況。

4、GIS設(shè)備日常維護(hù)項(xiàng)目

維護(hù)項(xiàng)目主要有：（1）按照第二項(xiàng)規(guī)定項(xiàng)目進(jìn)行每天設(shè)備巡視檢查；（2）對(duì)GIS設(shè)備的各回路三相電流平衡進(jìn)行監(jiān)視；紅外測(cè)溫GIS設(shè)備接頭、金屬殼體及二次盤柜工作；（3）根據(jù)設(shè)備點(diǎn)檢規(guī)定，檢查巡視GIS設(shè)備及就地控制箱；（4）按照月工作計(jì)劃安排，盤面清掃GIS設(shè)備；（5）按照各變電站制定的設(shè)備、工區(qū)巡視制度執(zhí)行工作；5、GIS設(shè)備特巡工作

主要包括：（1）負(fù)荷量增大時(shí)，設(shè)備巡視工作相應(yīng)增加；（2）突發(fā)高溫、雷雨、沙塵暴燈天氣變化時(shí)，根據(jù)天氣具體情況增加特別巡視工作，雷雨天氣過(guò)后對(duì)各線路的避雷器工作情況及時(shí)檢查；（3）倒閘操作之后，檢查斷路器電機(jī)、操作結(jié)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、本體是否良好；（4）GIS設(shè)備出現(xiàn)彈簧未儲(chǔ)能、氣室紅外側(cè)溫度偏高情況，應(yīng)及時(shí)檢查設(shè)備，落實(shí)到個(gè)人消除故障；（5）事故跳閘故障之后，特巡檢查相關(guān)設(shè)備。

四、GIS設(shè)備的安全防護(hù)

安全通風(fēng)報(bào)警系統(tǒng)，進(jìn)行硬件防護(hù)；應(yīng)用GIS設(shè)備觸電心肺復(fù)蘇術(shù)進(jìn)行軟件防護(hù)；

五、GIS的操作模式

GIS設(shè)備的操作模式[5]與常規(guī)變電站極其相似，由于氣設(shè)備一體化，無(wú)法直觀看到隔離開關(guān)、斷路器燈機(jī)械位置變化，因此在操作中要注意觀察各個(gè)監(jiān)控信號(hào)。其主要有三種操作模式：就地操作、測(cè)控裝置操作、監(jiān)控后臺(tái)機(jī)遠(yuǎn)方操作。

六、結(jié)論

GIS設(shè)備體現(xiàn)了功能一體化測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可觀化、操作程序化的特點(diǎn)，有效提高了供電的可靠性，為智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供了重要支撐。

參考文獻(xiàn)

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