GIS在冶金企业变电站的应用探究

汤建斌

（山东冶金设计院股份公司电气室,山东济南 250101)

1 GIS简介及其在冶金工业生产应用优势

GIS是SF6气体绝缘全封闭组合电器的简称，GIS设备以间隔为单元，一个间隔中一般包括断路器、隔离开关、接地开关、隔离接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管、电缆连接装置以及就地控制柜等基本元件。根据用户要求，基本元件的不同组合可以形成不同的间隔类型。GIS组合电器在冶金工业生产应用中有众多优势。

1.1 具有优越的开断性能

GIS所配断路器采用新型的自能式灭弧原理，利用电弧自身能量加热灭弧室中的气体来提高压气室的压力，大大减小了操作功，增强了开断能力。同时，开合线路充电电流不会出现重燃和重击穿现象。

1.2 具有高度运行可靠性

灭弧室的混合式结构减小了压气缸活塞的直径，减轻了分闸操作功，配用弹簧操动机构，隔离开关、接地开关配用电动弹簧机构或电动机构，不仅结构简单，而且操作稳定性好，使用寿命长，做到了无油化、无气化，避免了渗漏带来的操作不稳定性，大大提高了运行可靠性。

1.3 体积小，重量轻，结构紧凑

GIS装置的断路器、隔离及接地回路、母线等单元为三相共箱式结构，其外形尺寸较小，重量轻。结构紧凑，安装面积少。

1.4 安装方便，便于维修，故障率低

GIS装置一般除出线套管和部分联接母线外，采用整间隔运输方式，安装方便，周期短，安装费用较低；检修工作量小，时间短。该GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。并且其密封面和结合面少，气体年漏气率低，因而维护的工作量也很小。

1.5 低辐射、损耗少、噪音低

GIS装置的无线电干扰水平低于500μV，其电磁感应磁场很小，因此涡流损耗也很小，减少了电能的损耗；操作功的减小，使得操作噪音大大将低。

1.6 安全性高

GIS装置将SF6气体与大气隔开，绝缘能力可靠。SF6气体保护触头不受氧化及其他化学反应，保护了保护断路器内部的绝缘元件，同时 GIS装置所有带电部分密封与接地的金属外壳内，一般不会发生触电危险。

大量实践证明：GIS装置运行安全可靠、配置灵活、环境适应能力强、检修周期长、安装方便。随着GIS研究、开发、制造技术的不断提高，其技术性能与参数已超过常规开关设备，其结构大大简化，GIS新一代小型化产品在冶金行业领域广泛应用。

2 GIS的主接线选择应用

GIS装置可满主各种主接线的要求，一次主接线虽然包括单母线接线形式、双母线接线形式、桥形接线形式、一倍半接线形式等多种类型，但都遵守可靠性、灵活性及经济性的变电站电气主接线的设计原则。目前大型枢纽变电站110 kV，220 kV的GIS设备常用主接线方案主要有单母线分段与双母线分段。单母线分段相对简单、经济、方便，在使用时，各电压出线数目供选择主要是6-10KV馈线在6回以上、35KV馈线在4-6回、110KV馈线在4回等；双母线分段 使用时，各电压出线数目供选择主要是6-10KV馈线在10回以上、10-35KV馈线在8-10回、35-110KV馈线在5-8回、110-220KV馈线在5回。

根据工程实践原则，GIS装置在接线设置中要满足两个条件：一是任何一台断路器的检修时，不得影响用户的供电；二是一段母线故障，宜将故障范围限制在全部母线的114内。当分段断路器或母联断路器故障时，其故障范围宜限制在全部母线的1／2内。同时，GIS的主接线简化要适当，目前冶金行业企业变电站的GIS设备以110kV、220kV为主，，110 kV侧一般采用单母线分段的接线方式，220 kV侧可采用线路变压器组接线方式，110kV终端变电站的110 kV GIS设备一般采用线路—变压器组的接线方式，终端变电站的10 kV部分采用单母线分段，互为备用。

3 GIS变电站设计与运行应用

3.1 GIS总体布置

GIS装置的总体布置形式要根据现场安装条件与主接线的要求，充分考虑与进出线配置及元件结构。在限定的安装场地和空间范围内使所有组成元件布置的合理、稳固、便于运行维护，同时所有操作机构布置在便于观察和维护的位置。同时由于GIS设备的各个元件功能不一样，移动要根据其实的功能分成若干个气室或气隔，以便检修与更换设备。

3.2 配置快速接地开关

GIS不同于常规设备，需要配置两种不同性质的接地开关，一是在断路器两侧隔离开关的旁边配置检修接地开关，作用是在检修时使断路器检修时两侧接地；二是在出线回路的出线隔离开关靠线路一侧配置快速接地开关，其作用不但是开合平行架空线路由于静电感应产生的电容电流和电磁感应产生的电感电流，而且当外壳内部盆式绝缘子出现爬电现象，此开关可将主回路快速接地，利用断路器切除故障电流以保护GIS的外壳不致于烧穿。

3.3 保持GIS设备安装的洁净度与设备密封良好

GIS设备在安装时要严格控制作业区环境，防止粉尘、金属异物以及杂物进入设备内，装配完成后应仔细检查,并用吸尘器清理干净。同时，SF6气体如果发生泄漏会使气体压力减小，降低设备的灭弧能力，而且，环境中的水分也很容易会进入设备内使六氟化硫气体的湿度增大而影响电气性能，因此，密封性是GIS长期安全运行的关键，GIS设备充气后一定要进行严格进行泄漏检测，符合相关技术要求。

3.4 严格控制SF6气体的含水量

SF6气体中如果含有超标的水分，不但会导致高温下发生化学反应产生HF等腐蚀性的剧毒物，而且造成绝缘件表面出现凝露降低绝缘性能，产生放电。因此，GIS设备充气前必须严格进行抽真空措施，减少SF6气体本身的水分以及罐内其他物质(绝缘体、密封体等)内所含的水分。一般要求在充气之前真空度应达到133Pa(即1mmHg)还应继续抽真空一小时以上，以便使有机绝缘材料零部件中的水分有足够的时间排出。

3.5 GIS设备的故障检修

GIS设备运行可靠性相对较高、维护工作量不大、检修周期长，其故障率仅为常规设备的百分之三十左右，但GIS设备也有其固有的弊端，一是SF6气体容易发生泄漏或者外部水分的渗入，二是GIS设备罐内很容易进入导电杂质，三是绝缘子容易老化，造成GIS内部闪络故障。四是GIS的全密封结构增加检修的难度。因此，GIS设备在检修上，一是确保设备的螺栓无松弛，不允许生锈，喷涂脱落；二是更换操作油时应同时更换过滤器；并确保各部位都无异物、灰尘和损坏等；三是拆分断路器，检查连接部位，配管，操作机构，辅助开关，开合显示器，涂抹润滑脂，更换夹件，回装；四是抽真空，充入SF6气体，做气体漏气试验，测量水分，对泵单元充入新油，确认储油装置的气体压力，做漏油试验，做开合动作试验；合闸接地开关，确认接地端子是否完全接地，断开控制电源，配线检查和绝缘电阻。

4 结语

随着经济的发展，GIS在变电站的应用会越加广泛，，建设GIS变电站，在设计、安装、安全防护方面，都必须针对GIS设备的工作原理和特殊结构，把好关键控制点，确保GIS变电站安全可靠灵活运行。

[1]GIS设备培训资料汇编 广东电网公司，2006.11.

[2]罗学琛，SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)[M].北京：中国电力出版社，19991111

[3]黎明，黄维枢.SF6气体及SF6气体绝缘变电站的运行［M］.北京：水利电力出版社，1993.