基于220kV GIS变电设备的运行维护技术探讨

许婷

摘 要：随着电网建设的发展，GIS在变电所的应用会越加广泛，因此，从设计、安装、运行维护、检修等各方面不断地加以总结，才能使GIS设备发挥出更大的作用。本文阐述了GIS设备的特点，并根据变电站设计和运行的经验，对GIS设备在变电站中主接线的接线方式、布置的特点以及GIS运行维护等应用提出建议。

关键词：220KV；变电所；GIS；运行维护

中图分类号：TM63文献标识码： A

近年来，由GIS设备事故引起的电网事故时有发生，其原因主要有厂家选材不当、制造工艺不精细、对产品售后指导安装不认真；施工单位安装工艺标准掌握不全面；监理单位对主要设备的安装质量监理不到位；建设运行维护单位建设协调不力，运行维护不当，对缺陷整改不及时等。只有从产品监造、施工监理及验收等环节抓起，重视工频耐压等出厂、交接试验，确保投入运行的GIS处于良好状态，再加上投运后的精心维护，才能真正发挥出GIS设备运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的优点。

1 GIS 技术简介

GIS将一座变电所中除变压器以外的所有一次设备优化设计成一个有机组合的整体，一般为积木式结构。总体而言，它由断路器(QF)、隔离开关(QS)、接地开关(ES)、电压互感器(TV)、电流互感器(TA)、避雷器(F)、母线(WB)和套管(BSG)八大部件组成。GIS有如下特点:

1.1结构小型化。采用性能卓越的气体作绝缘和灭弧介质，大幅度缩小变电所的容积，实现变电所的小型化。占地面积小，一般220kV GIS设备的占地面积为常规设备的37%。

1.2 可靠性高。由于GIS设备的元件是全封闭式的，带电部分密封于惰性气体SF6中，与积尘等外部影响隔离，大大提高了运行的可靠性。GIS设备的导电部分外壳屏蔽，接地良好，导电体产生的辐射、电场干扰、断路器开断的噪音均被外壳屏蔽了，而且GIS设备被牢固地安装在基础预埋件上，产品重心低，强度高，具有优良的耐震性能，尤其适合在城市中心或居民区使用。与常规设备相比， GIS更容易满足城市环保的要求。

1.3 安全性好。带电部分密封于接地的金属壳内，因而无触电危险；SF6气体为惰性气体，所以无火灾危险。

1.4 安装周期短。由于结构小型化，可以在制造厂整机装配，试验合格后，以单元或整个间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装时间。

1.5 维护方便，检修周期长。因结构布置合理，灭弧系统先进，延长了检修周期，提高了产品的使用寿命。又由于其结构的小型化，安装位置距地面近，使维护更方便。适合于变电所无人值班，达到减人增效的目的。

2 GIS 设备主接线的选择

GIS设备主接线的选择应遵守变电站电气主接线的设计原则-可靠性、灵活性及经济性。根据GIS设备具有故障少、检修周期长、运行可靠性高的特点，其主接线可以简化。GIS设备发生故障时，其停电范围比常规设备大的特点。当GIS设备局部发生故障后，检修故障元件时，必须把故障气室的SF6气体全部抽出来，而GIS设备导电触头之间的距离是按充有一定压力的SF6气体设计的，距离比空气绝缘时小得多，因此该气室的母线必须停电才能进行检修。这就要求运行维护和检修人员对GIS的工作原理和结构比较熟悉，否则极易发生误操作或人为内部短路事故，部分地区发生的110kV GIS内部短路事故就说明了在变电所运行维护中，应特别注意这一点，为此，GIS设备的主接线不能过分简单，110kV母线和220kV 母线都应采用分段的接线方式，避免局部故障造成母线全停，扩大故障范围。

3 变电站GIS 设计中应注意的问题

3.1 总体布置

室内布置时，GIS室的宽度由GIS设备的宽度和通道宽度决定。工作通道宽度应考虑当采用电缆作为进出线时，由于GIS设备与高压电缆的交流耐压试验的标准值不同，现场耐压试验需要装设临时SF6空气套管，必须注意带电体与墙壁之间的安全距离，同时还要考虑移动式SF6气体回收装置的宽度及转弯半径，检修和搬运GIS组件所需要的宽度。GIS室的高度必须考虑设备运输、安装、大修和试验的可能性，检修时应可以整体起吊断路器及其他组件，并注意现场耐压试验时带电体与房顶的安全距离。户外布置GIS时，通道的宽度和通道上架空跳线的高度应考虑开进汽车起吊等作业，一般距GIS外缘不得小于3.5m。进行GIS总体布置时还必须考虑电力电缆敷设、架空线走向、控制和继电保护盘的布置等因素。

3.2 GIS 室的通风

有关标准规定：GIS室里的SF6气体的体积分数≤1000mL/m3，空气中的含氧量不得低于18%，所以在GIS室内必须装设通风设备，其通风量为GIS室空间体积的3～5倍。一方面考虑正常情况下运行人员进入GIS室前对室内进行换气，另一方面在GIS外壳发生爆裂后应能可靠排出SF6气体。根据发热通风的要求，室内通风通常将出风口布置于室内的上部，但由于SF6气体的比重约为空气的5倍，SF6气体沉积于电缆沟或接近地板的底层空间，所以通风设备的出风口应考虑设在GIS室的下部，以便迅速可靠地排出外逸的SF6气体。

3.3 GIS 设备的土建设计

GIS设备是由刚性的各个元件用螺栓连接起来的，为了防止SF6气体泄漏，母线管法兰连接时的垂直误差不能超过0.5mm，基础预埋槽钢之间的水平误差不能超过2mm。为了施工安装的方便，应在GIS室的两端和适当的位置预埋地锚钩，以便GIS设备的就位。GIS室的室内装饰目的是以防潮、防尘为主，在GIS现场安装、检修的过程中，空气中含尘量一般不得超过0.1mg/m3，空气的相对湿度不宜超过70%。因此，GIS室不宜采用容易起灰的水泥地面和石灰墙面，并且应尽量减少不必要的门窗。

4、GIS设备的现场调试技术

在安装完成后，还需要对设备进行现场调试工作，确保设备的正常运行。

4.1.GIS设备的主回路电阻测试

主要是对GIS设备的主回路导体的连接情况进行检查，看其是否完善。可以运用回路电阻测试仪进行检查，按照设备制造厂家提供的测试方法，将GIS设备电阻的实际测量值与出厂测试值进行对比，合格标准为测量值不能大于出厂值的20%。

4.2.GIS设备的机械性能测试

在对GIS设备进行电动操作之前，要首先进行慢分离操作和慢结合操作，反复数次确认无异常后，则表示GIS设备的机械操作符合标准。之后，使用机械特性测试仪，对GIS设备的各项性能的参数机械检测，如果测试结果满足技术要求，则表示GIS设备机械特性合格。同时，在对隔离开关和接地开关迸行操作溺试时，要确保操作灵活，无卡壳和阻塞现象。

4.3.GIS设备的绝缘电阻测试

GIS设备的绝缘电阻测试，使用1000V电阻测试表进行测量，主回路对地绝缘电阻应大于1000MΩ,辅助回路对地绝缘电阻应大于2 MΩ。

4.4.GIS设备的电气联锁测试

GIS设备的电气联锁测试，主要包括同隔内联锁测试和间隔间联锁测试。根据GIS设备的电气原理图，对各个断路器、接地开关和隔离开关分别进行操作测试，对其离合情况进行观察，看是否符合设计要求。

4.5.GIS设备的工频耐压测试

主要包括主回路工频耐压测试和辅助回路工频耐压测试。主回路工频耐压测试主要是为了测试设备的对地绝缘性，在测试前，要保证主回路断口闭合，接地开关处于断开状态，同时保证罐内其他压力达标。辅助回路工频耐压测试主要是短时工频耐压测试，测试合格后可以对产生的应力进行释放。测试完成后，要对GIS设备的外观进行检查，确保外观整洁无损。

结语：随着我国电力行业的不断发展，GIS设备的应用越来越广泛，设备运行的可靠性也得到了充分地保证。但是，随着GIS变电站数量的增多，GIS设备发生故障的几率也在增加，对设备故障的监测手段和治理措施却相对有限。因此，加强和完善GIS设备的安装技术以及现场调试技术，对于GIS设备的安全运行具有重要意义。

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