220KV GIS與AIS對比與分析

摘 要

隨著GIS在我國電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，GIS系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)戶外AIS系統(tǒng)的優(yōu)越性能得到實際的檢驗，但是近些年GIS在電力系統(tǒng)的使用過程中仍然曝露出一些問題，文章主要分析GIS與傳統(tǒng)AIS的優(yōu)缺點及室外GIS和室內(nèi)GIS在使用過程中常見的問題，并根據(jù)實際情況提出解決問題的建議。

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

GIS（gas insulated substation）是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡稱。GIS由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成，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)敞開式變電站相比，GIS的優(yōu)點在于結(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、環(huán)境適應(yīng)能力強，維護工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年。

1 GIS與AIS對比

（1）作為傳統(tǒng)的敞開式配電設(shè)備AIS，在我國發(fā)展已經(jīng)處于成熟期，并且具有一定的制造和運行經(jīng)驗。它主要以瓷套作為設(shè)備外殼，從而實現(xiàn)絕緣的功效，一定程度上節(jié)約了成本，AIS的主要技術(shù)特點是：設(shè)備布局清晰，有利于相關(guān)人員進行日常維護和檢修，整體結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)架形式清晰，電氣接線分明，利于操作。缺點在于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、運行可靠性高、運行方便、檢修周期長、維護工作量小、安裝迅速、運行費用低、無電磁干擾等優(yōu)點。缺點在于GIS屬于全封閉的設(shè)備，整體造價成本高，當其出現(xiàn)故障時，不能通過外部直觀察實現(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長期暴露室外，室外GIS實際運行中，出現(xiàn)了幾類典型問題。

2.1 室外GIS所遇到的情況

（1）案例1：某電廠在線路由運行改檢修的操作過程中，當按操作步驟，操作斷開220kV該線路開關(guān)時開關(guān)拒動，操作人員立即就地檢查，該線路LCP控制柜合閘出口壓板在投入位置，開關(guān)分合閘控制電源正常，聯(lián)鎖條件滿足，開關(guān)室SF6氣壓、密度正常，分閘彈簧儲能正常。當檢查到就地二次控制回路輔助觸點時發(fā)現(xiàn)二次輔助觸點接觸不良，接觸控制器受潮的現(xiàn)象存在，從而導(dǎo)致開關(guān)拒分。經(jīng)仔細檢查我們發(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進一步分析發(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。通過仔細檢查還發(fā)現(xiàn)GIS多處鋼架、信號線管銹蝕嚴重。對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間發(fā)現(xiàn)問題。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。通過以上措施，GIS一直穩(wěn)定運行。未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

（2）案例2：GIS柜斷路器SF6泄漏的信號間斷出現(xiàn)時有時無?，F(xiàn)象：某日NCS操作員站時有時無發(fā)出報警光字牌信號“GIS柜斷路器SF6泄漏”的報警。處理：運行人員立即進行就地檢查，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)開關(guān)就地屏上“斷路器氣室壓力一級報警”報警燈亮。就地檢查開關(guān)某一相氣室密度計指針位于綠色正常區(qū)域。用SF6檢漏儀詳細檢查該氣室的各密封部件并無泄漏點。通過仔細分析我們發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這種現(xiàn)象時正處于秋冬之際，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所遇到的問題

圖3為室內(nèi)GIS布局圖，在實際運行過程中，出現(xiàn)典型問題及解決方案有：

（1）案例1：GIS裝置內(nèi)開關(guān)氣室SF6氣體漏氣嚴重，發(fā)出閉鎖信號。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母線室進行檢查，進入GIS母線室前，開啟全部排風扇，保持室內(nèi)通風良好，在GIS氧量探測儀探測正常后進入GIS母線室發(fā)現(xiàn)對應(yīng)開關(guān)就地屏上“斷路器氣室壓力閉鎖”報警燈亮。檢查開關(guān)某一相氣室密度計指針位于紅色區(qū)域。此時開關(guān)合閘及分閘一、分閘二回路均被閉鎖。通過上述現(xiàn)象判斷發(fā)生大量漏氣情況，此時將危及設(shè)備安全，按規(guī)程不允許繼續(xù)運行。經(jīng)上級允許停役該條線路運行，工作人員立即將開關(guān)改為非自動狀態(tài)，將其余運行線路導(dǎo)致另外一條母線運行，空出該條母線，暫時使用本系統(tǒng)母聯(lián)保護臨時替代線路保護運行。最后通過母聯(lián)開關(guān)進行串聯(lián)切斷，將該開關(guān)改至檢修狀態(tài)進行處理。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該開關(guān)殼體連接處密封圈存在漏點，拆開該開關(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GIS裝置SF6氣體進行取樣分析工作，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)SF6氣體中含有HF氣體，該現(xiàn)象立即引起部門領(lǐng)導(dǎo)的重視，因為HF的產(chǎn)生意味著SF6氣體中含有水分。水分對GIS運行的影響關(guān)鍵在于：如果沒有將SF6氣體控制在0℃以下，則在溫度變化時絕緣體表面會形成凝露，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安裝過程中水分清除不徹底。②充入SF6露點不合格。其中第一點可能性更大。我們采取措施是經(jīng)上級審批允許，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

通過以上案例的對比分析我們發(fā)現(xiàn)我們GIS裝置相對于傳統(tǒng)AIS設(shè)備優(yōu)點很多，但是其設(shè)備成本和維護成本確遠遠高于戶外AIS系統(tǒng)。通過一段時間的運行我們發(fā)現(xiàn)影響戶外GIS系統(tǒng)的主要因為戶外空氣的溫度和濕度，所以戶外GIS應(yīng)該制定溫度和濕度可能對設(shè)備影響的事故預(yù)案，從而盡可能避免因為這兩個因素所造成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)場安裝中最首要的任務(wù)，如果GIS安裝過程中不夠清潔，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氣體泄露會造成GIS致命的故障。因此密封性檢查應(yīng)貫穿于整個制造和安裝的始終。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。

參考文獻

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作者簡介

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。研究方向為發(fā)電廠電氣運行管理。

作者單位

杭州華電半山發(fā)電有限公司 浙江省杭州市 310000