GIS設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及狀態(tài)檢修

趙桐

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷急劇增長(zhǎng)，電力用戶對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和供電質(zhì)量的要求越來越高。然而由于線路通道和土地資源緊張，新建電源點(diǎn)比較困難。因此能夠有效解決以上問題的新型GIS設(shè)備以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在電網(wǎng)中得到普遍的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GIS設(shè)備；電力系統(tǒng)；應(yīng)用；狀態(tài)檢修；

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷急劇增長(zhǎng)，電力用戶對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和供電質(zhì)量的要求越來越高。但是，因?yàn)檩旊娡ǖ兰敖ㄔO(shè)用地的限制，電源控制點(diǎn)的建設(shè)較為滯后，基于此，通過運(yùn)用GIS控制系統(tǒng)可以圓滿實(shí)現(xiàn)上述目的。GIS設(shè)備本身的特性又使得其故障的診斷與分析變得困難，其引發(fā)事故也不足為奇。

一、GIS設(shè)備的特點(diǎn)

GIS設(shè)備是氣體絕緣全封閉組合開關(guān)電器的高壓電器集合設(shè)備，以氣體SF 6為絕緣介質(zhì)，將快速接地開關(guān)、隔離開關(guān)、斷路器、電壓電壓互感器、母線、避雷器、電纜終端和進(jìn)出線套管通過一定的方式組合成成套系統(tǒng)，通過液壓/氣動(dòng)、彈簧機(jī)構(gòu)操動(dòng)等控制GIS設(shè)備斷路器的開關(guān)與閉合。相當(dāng)于傳統(tǒng)的電氣設(shè)備，GIS成套設(shè)備具有下述的有點(diǎn)和缺點(diǎn)。

1.GIS成套設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。（1）GIS成套設(shè)備體積小，占地面積少。通常情況下220kV電壓等級(jí)GIS成套設(shè)備占用地面積是常規(guī)設(shè)備的40%左右，110kV及其以下電壓等級(jí)GIS成套設(shè)備占地面積大概是普通設(shè)備的50%左右。因此，相對(duì)與傳統(tǒng)的電氣設(shè)備，使用GIS設(shè)備能大大節(jié)約用地，減少設(shè)備總體的投資費(fèi)用。（2）GIS成套設(shè)備的可靠性較高，受周圍環(huán)境的影響較小。由于GIS設(shè)備內(nèi)采用SF6氣體作為絕緣氣體，同時(shí)設(shè)備中的器件是全封閉的，設(shè)備中的元件與室外的煙霧、潮濕等環(huán)境隔離開來，受他們的影響非常小。同時(shí)由于成套設(shè)備外殼的存在，能屏蔽設(shè)備外輻射、電場(chǎng)干擾對(duì)內(nèi)部元件的影響。此外，GIS成套設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲也被外殼屏蔽了，噪聲污染小。（3）GIS成套設(shè)備防火性能好、安全可靠性高。SF6氣體絕緣性質(zhì)本身不燃燒，防火性能高。同時(shí)SF6氣體具有優(yōu)異的滅弧性能，運(yùn)行的可靠性高，檢修的周期較長(zhǎng)。（4）GIS成套設(shè)備的施工周期短。GIS成套設(shè)備的各個(gè)器件通用性強(qiáng)，器件的組裝在生產(chǎn)車間完成，同時(shí)所有期間的組裝在一個(gè)運(yùn)輸單元中，因此可以直接運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)安裝，現(xiàn)場(chǎng)工作量比常規(guī)設(shè)備大大減少。

2.GIS成套設(shè)備的缺點(diǎn)。（1）GIS成套設(shè)備的期間封閉在密閉的金屬箱內(nèi)，一旦金屬箱內(nèi)元件發(fā)生故障，由于故障在金屬箱內(nèi)，故障很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且故障的定位也非常困難。（2）GIS成套設(shè)備內(nèi)的器件結(jié)構(gòu)比較緊湊，當(dāng)某一個(gè)器件發(fā)生故障時(shí)，容易使相鄰或者其他器件發(fā)生故障，造成故障范圍擴(kuò)大，進(jìn)一步惡化設(shè)備的健康狀態(tài)。（3）GIS成套設(shè)備是由斷路器、隔離開關(guān)等一系列期間在生產(chǎn)車間組裝的，對(duì)于運(yùn)行人員來說，GIS成套設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易拆卸，發(fā)生故障之后，故障的定位比較困難，而且檢修需要的時(shí)間比較長(zhǎng)。

二、GIS設(shè)備狀態(tài)檢修

GIS成套設(shè)備與常規(guī)電力設(shè)備相比，雖然具有體積小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)質(zhì)量要求高，一旦GIS成套設(shè)備內(nèi)部某個(gè)元件故障，就有可能引起其他元件發(fā)生故障，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)GIS設(shè)備不能正常工作的嚴(yán)重故障。因此，GIS成套設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修是一項(xiàng)十分迫切和重要的工作。狀態(tài)檢修是采用傳感器和測(cè)量手段對(duì)反映GIS運(yùn)行狀態(tài)的物理量和化學(xué)量進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)這些監(jiān)測(cè)量判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、健康狀態(tài)，并且初步判斷設(shè)備的可能故障。在此基礎(chǔ)上制定GIS成套設(shè)備的檢修計(jì)劃和檢修項(xiàng)目。

1.GIS成套設(shè)備狀態(tài)檢修的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的GIS成套設(shè)備的檢修存在許多缺點(diǎn)，如檢修工作頻繁，檢修工作安排不當(dāng)可能造成設(shè)備的強(qiáng)迫停運(yùn)，打亂電網(wǎng)的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行；存在維修工作不足造成局部的故障不能完全排除或者維修過剩造成故障的進(jìn)一步惡化；維修工作比較盲目，存在可能部分的維修是按照經(jīng)驗(yàn)制定。由于GIS成套設(shè)備的狀態(tài)檢修是簡(jiǎn)歷在設(shè)備性能和健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與診斷的基礎(chǔ)上，因此相對(duì)于傳統(tǒng)檢修，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）GIS設(shè)備狀態(tài)檢修能提高其安全性。由于狀態(tài)檢修能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的潛在故障和危險(xiǎn)，指導(dǎo)檢修工作人員及時(shí)的安裝檢修工作以排除故障，提高了GIS成套設(shè)備的運(yùn)行安全性。（2）GIS設(shè)備狀態(tài)檢修能提高其可用率。狀態(tài)檢修避免了檢修工作的頻繁，降低了由于強(qiáng)迫停運(yùn)的事故檢修的概率和次數(shù)，因此提高了GIS成套設(shè)備的可用率。（3）GIS設(shè)備狀態(tài)檢修減少了其維修時(shí)間和費(fèi)用。（4）GIS設(shè)備狀態(tài)檢修提高了設(shè)備的使用年限。

2.GIS成套設(shè)備狀態(tài)檢修的常用方法。GIS成套設(shè)備狀態(tài)檢修的核心在于及時(shí)準(zhǔn)確的判斷的設(shè)備的健康狀態(tài)，因此需要首先研究設(shè)備各種運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)信息的狀態(tài)判據(jù)。目前，GIS成套設(shè)備過渡性狀態(tài)檢修常用方法如下：（1）單一分析方法。這類方法主要側(cè)重對(duì)設(shè)備某一確定狀態(tài)的檢修，如基于油色譜分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論的故障狀態(tài)檢修方法。（2）基于多狀態(tài)信息的綜合分析方法。這類方法主要通過對(duì)GIS成套設(shè)備類的多種物理量和狀態(tài)量信息的監(jiān)測(cè)，采用證據(jù)理論等方法將多種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行綜合，進(jìn)而判斷設(shè)備的狀態(tài)信息。（3）基于Internet、Intranet和地理信息系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的檢修方法。

三、GIS設(shè)施在電力結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用

1.GIS設(shè)施主接線選用。為了確保GIS成套設(shè)施的安裝檢修標(biāo)準(zhǔn)，GIS成套供電設(shè)備的兩邊一般均設(shè)了通道。其中，一個(gè)通道安置在斷路器的旁邊，另一個(gè)通道安裝主要符合運(yùn)作巡視需要。GIS成套設(shè)施的主接線一般采取單母分段連線模式與雙目分段連線方式，防止GIS成套設(shè)施由于局部問題導(dǎo)致母線全停，增大故障面積?，F(xiàn)階段，110kV、220kV變電所包含四回饋線時(shí)，GIS成套設(shè)施的主連線模式重點(diǎn)采取單母線分段方式，該種主連接模式具備簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)與便捷等特征。當(dāng)110kV、220kV變電所包含六回及以上饋線時(shí)，主連接形式是雙目分段連線，該種接線形式方便對(duì)母線進(jìn)行檢修，而且具備調(diào)度便捷、擴(kuò)建鄰國與方便實(shí)驗(yàn)等特征。

2.GIS成套設(shè)施室的通風(fēng)規(guī)劃。按照相關(guān)規(guī)范要求，GIS成套設(shè)施室中SF6的體積大小V≤1000mL/m?，空氣內(nèi)的含氧量大于18%。這兩個(gè)規(guī)范需要GIS成套設(shè)施室一定要設(shè)置相關(guān)的通風(fēng)裝置。通風(fēng)裝置的通風(fēng)體積是GIS成套設(shè)施空間體積的三到五倍。結(jié)合對(duì)GIS成套設(shè)施室發(fā)熱通風(fēng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，出風(fēng)口一般選取在設(shè)施室的頂端。

3.GIS設(shè)施室土建規(guī)劃方法。針對(duì)GIS設(shè)施室土建規(guī)劃工作，要求主要思考如下幾點(diǎn)問題：①和設(shè)備母線螺栓連接的垂直偏差一定要控制在0.5毫米以內(nèi)，槽鋼水平偏差要求控制在2毫米以內(nèi)，如此方可以較好防止設(shè)施絕緣氣體的外泄問題。另外，為了符合設(shè)施建設(shè)的具體要求，應(yīng)當(dāng)在設(shè)施室內(nèi)提前預(yù)設(shè)好地瞄鉤。②在安置設(shè)施時(shí)，要求把空氣含塵量保持在0.1mg/m?，空氣的實(shí)際濕度保證在70%以內(nèi)，為了符合實(shí)際的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)施室需要防止創(chuàng)建石灰墻面，降低門窗的應(yīng)用，防止大量的灰塵污染設(shè)施，確?？諝鉂穸瓤梢苑显O(shè)施運(yùn)作要求。

總之。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的環(huán)境下，電網(wǎng)負(fù)荷也越來越大，針對(duì)供電水平和電網(wǎng)運(yùn)作性能也提出了較好的要求，面對(duì)這個(gè)環(huán)境，GIS設(shè)施在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)開始獲得了普遍的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]代波.淺談GIS設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及狀態(tài)檢修.2017..

（作者單位：天津海航東海岸發(fā)展有限公司）