淮安站变电所GIS局放、微水综合在线监测系统运用探讨

陆建国 许 锋

科技推广与应用

淮安站变电所GIS局放、微水综合在线监测系统运用探讨

陆建国 许 锋

GIS是气体绝缘全封闭组合电气的英文缩写，为近几十年发展起来的高、精、尖输变电设备，利用SF6气体良好的绝缘性能，把断路器、隔离开关、接地开关、PT、CT、避雷器、母线、进出线套管、电缆终端等封闭地组装在一起，该设备占地面积小，技术先进，维护工作量小，运行可靠性高，是未来变电设备的发展方向。

GIS本质上来说是设计成不需要维护的设备，然而，一旦GIS发生故障，其修复时间将更长，对电力系统的危害也更大。目前，对GIS投运前的检测工作已经做得十分完善，但对于GIS在运行过程中绝缘情况的监测方面却做得不够，因此不能实时了解其内部的绝缘情况，进而不能及时排除隐患，阻止事故的发生。

SF6气体的物理性质和化学性质决定了它的绝缘性能必然会受到水分、杂质、电极表面状态等种种因素的影响；在电弧、电晕和高温作用下，SF6气体会发生分解现象。当温度到达4000K以上，绝大部分解产物为硫和氟的单原子。当温度降低时，绝大部分分解物又还原为SF6分子，但是有极少部分硫和氟的单原子在重新结合的进程中与游离的金属原子及SF6气体中的水分发生化学反应，产生了金属氟化物和硫的低价氟化物。这些低氟化合物有较强的毒性和刺激性，对人体有较大危害，对许多绝缘材料、金属材料也有严重的腐蚀性。因此，有必要对GIS设备的局部放电和微水情况进行有效的监控。

一、工程概况

淮安抽水站变电所是淮安一、二、三、四站的专用变电所，自1972年建成以来，经过了五期的安装和改造过程。经2010年的第五期淮安抽水站变电所改造工程后，现有110kV/35kV/6kV三圈变压器两台，一台型号为SFS-20000kVA，专供一、三站、管理处（35kV供三站，6kV供一站、管理处），另一台型号为SS10-31500kVA，专供于二站、四站。110kV电气设备选用的河南平高集团生产GIS组合电气设备，型号为ZF12-126（L），共分5个间隔，分别是二路进线间隔（779、722）、二路出线间隔（701、702）及一路PT间隔（7001），安装了4台GISSF6断路器；35kV电气设备选用江苏菲达宝开电气有限公司生产成套高压开关柜，型号为KYN61-40.5，共分8个间隔，分别是二路进线间隔（301、302）、四路出线间隔（311、312、313、316）及二路PT间隔（3001、3002），安装了6台真空断路器；6kV电气设备选用了武汉市星泰电力设备有限公司生产成套高压开关柜，型号为KYN28A-12，母线分为2段，共10个间隔，分别是二路进线间隔（601、602）、四路出线间隔（611、612、613、615）及二路PT间隔（6001、6002），安装了7台真空断路器。所有保护监控系统采用国电南自的微机保护及监控、监视系统。

淮安抽水站变电所第五期改造时，110kV GIS未配套装设局放在线监测系统和SF6微水密度在线监测系统，为保证110kV GIS设备运行安全，加装在线监测系统以对设备进行及时准确的监测，可及早发现设备故障隐患，便于及时采取措施将故障消除于萌芽状态。

二、GIS设备在线监测及诊断的意义

1.减少维护费用

目前我国GIS维护的方法是定期停电试验、检修和维护。定期试验需要安排停电计划，到期必修，没有充分考虑设备实际状态，导致不少超量维修，造成了人力、物力的大量消耗；而状态监测以状态为基准，可以取代定期试验，从而降低维护费用。

2.避免故障发生

定期试验不能及时发现设备运行状态下内部的故障隐患，而且停电试验施加低于运行电压的试验电压，对某些反映也不够灵敏；在线监测采用高灵敏度的传感器以采集运行中设备绝缘劣化的信息，信息的处理和识别也依赖于有丰富软件支持的计算机网络，不仅可以把某些测试项目在线化，而且可以观测一些新的更真实反映设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的整合诊断。

3.对设备性能进行评估

通过状态监测对设备运行状态进行的了解和掌握，可对设备的使用性能、运行寿命、利用程度进行评估以便调整使用，从而提高经济效益。

三、局放、微水在线监测系统简介

1.主要硬件组成及参数

局放、微水在线监测系统主要由局放超高频传感器、局放噪音传感器、SF6微水传感器、局放分析IED、微水、密度分析IED、现场综合监控柜、电脑等辅材组成。

2.软件基本功能

具备实时数据显示功能，直接显示探头测到的局放活动、微水密度报警参数等；具有在线数据显示、单周期图数据显示、短期趋势显示功能及检测对象的健康判断功能；在线监测系统有智能诊断软件对各种缺陷进行自动辨认，系统自动将采集到的信号进行模式识别，能判断出不同类型局放信号，包括悬浮电位的电极、自由微粒、内部电晕、内部空穴、母线毛刺、壳体毛刺等，以及不同类型的干扰信号，诊断系统能准确有效地找到故障现象的直接原因和其诊断方式，在数据信息不完全的情况下也能够工作，最大限度地避免虚警和漏诊；提供以“小时、天、星期、月、年”等不同更新周期的趋势分析，并且数据趋势的显示时间段可选择；具有曲线监测、报警显示、报表打印等功能。

图1 GIS局放、微水综合在线监测系统框架图

表1 评定地基土承载力fo的经验关系

四、淮安抽水站变电所局放、微水综合在线监测方案

根据淮安抽水站变电所110kVGIS组合电气设备情况，拟定了以下方案，并提出了相应设备配置要求。

1.GIS局放、微水综合在线监测系统框架图（见图1）

2.系统配置表（见表1）

据测算，按系统配置表要求，GIS局放、微水综合在线监测装置综合测算费用约40万元。该装置的使用将大大提高对设备运行工况的状况判断，及时发现隐患，保障设备安全可靠运行。

五、结语

淮安抽水站变电所作为南水北调东线工程第二梯级泵站——淮安抽水一、二、三、四站供电的心脏，其安全运行事关重大。GIS局放、微水综合在线监测系统的运用，有助于掌握GIS设备的实际运行状态，提高淮安抽水站变电所安全运行可靠性，保障工程效益的充分发挥

（作者单位：江苏省灌溉总渠管理处223200）