变电站室外GIS全封闭组合电器压力降低原因的思考

马旭张志飞

（山西省电力公司检修分公司山西太原030001）

摘要：本文简要探析了电力系统变电站室外GIS全封闭组合电器气室压力降低的情况及原因，并对变电站GIS设备巡检现状及困扰进行了一定的探讨。

关键词：GIS气室；组合电器；压力降低原因

在电力系统配网装置中，全封闭式SF6组合绝缘电器因其占地面积小、安全可靠性高、绝缘性能优越等优点得到了广泛应用。而在电力设备的运行过程中，由于挂网运行时间短，运行人员对GIS设备在不同环境下的运行特性不熟悉，掌握不全面，缺乏运行经验，因此有必要在运行监测、异常分析等方面对其进行深刻分析，以提高运行维护水平，确保电网的安全运行。

1GIS简述

GIS的定义为：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。它是由短路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gasinsulatedsubstation。GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中，因此与传统敞开式配电装置相比，GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。经过长时间的研制开发，GIS技术发展很快并迅速被应用于全世界范围内的电力系统。目前，随着全球电力系统自身的发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高，GIS技术必将持续发展，并将成为本世纪高压电器的发展主流。

GIS制造技术在不断进步发展，各GIS生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究、开发。随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。

2GIS组合电器压力降低的原因分析

2.1运行环境对GIS组合电器气室压力降低的影响

以营口市为例，其西临渤海辽东湾，属暖温带大陆性季风气候，气候特征主要为四季分明，雨热同季，气候温和，降水适中，光照充足，气候条件优越，但冰雹、暴雨、干旱、大风等灾害性天气也时有发生。春季，多大风天气，气候干燥少雨;夏季，降水量集中，气温较高;秋季，天高气爽，气候宜人;冬季，天气寒冷，气候干燥。全年平均气温9。5℃。1月份最冷，平均气温为－8。5℃，极端最低气温可达－28℃以下;7月份最热，平均气温为25℃。营口市日平均气温稳定通过0℃的初日在3月中旬，终日在11月中旬，时间为245～249d，稳定通过10℃的初日在4月中旬，终日在10月中旬，时间为160～180d。营口市常年降水量在650mm左右，主要集中在7～8月，这2个月的降雨量约占全年降水量的50%左右。冬春、秋冬季节气温变化较大，日温差多达15℃以上，一日之内大幅度温差变化对不同材料的膨胀影响较大，由此可能诱发GIS组合电器密封结构因为材料的膨胀系数不同造成密封不严引发气体泄漏，使其压力降低。

2.2设计缺陷对GIS组合电器气室压力降低的影响

设计结构不符合现场运行环境的要求，在网运行一段时间后出现压力降低现象。比如，范家220kV变电站ZF12－126型组合电器086盆式绝缘子裂纹就是在气温从6℃突降至－10℃左右时，防水措施不当，导致水从螺栓螺纹处流入绝缘子螺栓孔内，螺栓孔内积水结冰膨胀使其开裂，SF6气体从裂纹处泄露造成压力降低。

2.3现场施工对GIS组合电器气室压力降低的影响

GIS组合电器结构特点决定了现场安装过程本身就是控制其运行是否安全的关键。影响GIS密封性导致压力降低的三大要素有清洁度、安装工艺和元件制造质量。

从变电站建设现场安装来看，GIS设备现场安装场地环境通常较差。主要表现为:

①现场施工管理没有达到GIS组合电器现场施工环境标准，在户外安装时没有采取专用的防尘防潮安装棚，不满足制造厂安装技术规范要求。

②制造厂管理不严，出厂时GIS设备内部有残留杂物，各元件接触面光洁度处理不到位。

③密封圈质量与安装调整对密封性影响较大。

④设备真空度是控制SF6气体含水量的重要保证措施。DL/T603－2006气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程规定，现场GIS真空度要求达到133Pa时开始计算时间，维持真空泵运转30min以上，停泵并与泵隔离，静观30min读取真空度A，再静观5h以上，读取真空度B，当B-A≤67Pa，(极限允许值133Pa)时，抽真空合格，否则检测漏气点。如果现场设备抽取的真空度不达标，可能会使设备在其运行环境温度变化时，造成设备绝缘材料凝露，进而导致绝缘材料和金属表面劣化。

⑤现场施工人员不遵守安装工艺规程，现场质量监督人员不到位，施工人员存在把零件装错、漏装和装配不到位的现象。

当GIS存在上述问题时，如果GIS设备投入运行，都有可能导致GIS气室漏气、内部闪络、绝缘击穿、内部接地短路、导体过热等故障发生。

2.4质量验收对GIS组合电器气室压力降低的影响

GIS设备大规模投入系统运行时间较短，人员对GIS设备技术标准掌握的不足，现场验收关键环节把握不到位，缺少现场验收经验，监理人员技术水平不足等是导致组合电器验收不到位、施工质量监管不到位的主要因素。

受现场条件限制及试验设备等影响，造成现场试验项目不能全部进行，也是影响GIS设备压力降低的关键因素。GIS结构特点决定了现场安装过程本身就是控制GIS运行是否安全的关键。影响GIS施工质量的三大要素有清洁度、密封性、真空度。另外，很多GIS设备事故或异常都是现场安装错误，零件松动、绝缘件开裂遗留在装置内等现象偶有发生。

3变电站GIS设备巡检现状及困扰

GIS设备的电气元件都被封闭在接地的金属壳内，金属壳内充有SF6气体，每个间隔均用绝缘子（气隔）分成多个气室，气室之间互不相通，每个气室引出一个气体密度计用来监测内部SF6气体压力。SF6气体是否泄漏是GIS设备能否正常运行的重要指标。目前，大部分变电站运行人员均采用传统的逐一巡视检查方式对变电站GIS设备进行巡检。但每个气室一般都安装有多个电气元件（例如断路器侧电流互感器、线路侧隔离开关和相关接地刀闸都安装在同一个气室内，空间上不能被一目了然地看到），每个间隔内的SF6气体密度计数量也很多，即使运行经验丰富的变电运行员工也很难全面了解每个气室内安装的所有电气设备，并迅速记录全部SF6气体密度计监测的具体气室压力，导致运行人员巡视检查GIS设备时混淆设备，错误记录SF6气体压力，甚至在SF6气体发生泄漏情况下无法迅速判断事故影响的范围，延误了事故处理时间，给电网安全稳定运行带来了较大隐患。

4结语

本文对GIS进行了简要的介绍，分析了SF6全封闭组合电器GIS设备压力降低产生的原因，对变电站GIS设备巡检现状及困扰进行了简要探析，希望对GIS组合电器安全运行具有一定的现实参考价值。

参考文献

［1］白宇涛.GIS设备安装质量控制要点［J］.电力自动化设备，2007(3):124－126.

［2］中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T603－2006气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程［S］.北京:中国电力出版社，2007.