GIS设备在电力系统中的应用及状态检修

赵桐

【摘 要】随着经济的高速发展，电力负荷急剧增长，电力用户对电网的运行可靠性和供电质量的要求越来越高。然而由于线路通道和土地资源紧张，新建电源点比較困难。因此能够有效解决以上问题的新型GIS设备以其独特的优势在电网中得到普遍的应用。

【关键词】GIS设备；电力系统；应用；状态检修；

随着经济的高速发展，电力负荷急剧增长，电力用户对电网的运行可靠性和供电质量的要求越来越高。但是，因为输电通道及建设用地的限制，电源控制点的建设较为滞后，基于此，通过运用GIS控制系统可以圆满实现上述目的。GIS设备本身的特性又使得其故障的诊断与分析变得困难，其引发事故也不足为奇。

一、GIS设备的特点

GIS设备是气体绝缘全封闭组合开关电器的高压电器集合设备，以气体SF 6为绝缘介质，将快速接地开关、隔离开关、断路器、电压电压互感器、母线、避雷器、电缆终端和进出线套管通过一定的方式组合成成套系统，通过液压/气动、弹簧机构操动等控制GIS设备断路器的开关与闭合。相当于传统的电气设备，GIS成套设备具有下述的有点和缺点。

1.GIS成套设备的优点。（1）GIS成套设备体积小，占地面积少。通常情况下220kV电压等级GIS成套设备占用地面积是常规设备的40%左右，110kV及其以下电压等级GIS成套设备占地面积大概是普通设备的50%左右。因此，相对与传统的电气设备，使用GIS设备能大大节约用地，减少设备总体的投资费用。（2）GIS成套设备的可靠性较高，受周围环境的影响较小。由于GIS设备内采用SF6气体作为绝缘气体，同时设备中的器件是全封闭的，设备中的元件与室外的烟雾、潮湿等环境隔离开来，受他们的影响非常小。同时由于成套设备外壳的存在，能屏蔽设备外辐射、电场干扰对内部元件的影响。此外，GIS成套设备运行过程中产生的噪声也被外壳屏蔽了，噪声污染小。（3）GIS成套设备防火性能好、安全可靠性高。SF6气体绝缘性质本身不燃烧，防火性能高。同时SF6气体具有优异的灭弧性能，运行的可靠性高，检修的周期较长。（4）GIS成套设备的施工周期短。GIS成套设备的各个器件通用性强，器件的组装在生产车间完成，同时所有期间的组装在一个运输单元中，因此可以直接运输到施工现场安装，现场工作量比常规设备大大减少。

2.GIS成套设备的缺点。（1）GIS成套设备的期间封闭在密闭的金属箱内，一旦金属箱内元件发生故障，由于故障在金属箱内，故障很难被及时发现，并且故障的定位也非常困难。（2）GIS成套设备内的器件结构比较紧凑，当某一个器件发生故障时，容易使相邻或者其他器件发生故障，造成故障范围扩大，进一步恶化设备的健康状态。（3）GIS成套设备是由断路器、隔离开关等一系列期间在生产车间组装的，对于运行人员来说，GIS成套设备结构比较复杂，不易拆卸，发生故障之后，故障的定位比较困难，而且检修需要的时间比较长。

二、GIS设备状态检修

GIS成套设备与常规电力设备相比，虽然具有体积小和运行安全可靠的特点，但是由于其结构复杂，对质量要求高，一旦GIS成套设备内部某个元件故障，就有可能引起其他元件发生故障，进而导致整个GIS设备不能正常工作的严重故障。因此，GIS成套设备的状态监测与状态检修是一项十分迫切和重要的工作。状态检修是采用传感器和测量手段对反映GIS运行状态的物理量和化学量进行检测。根据这些监测量判断设备的运行状态、健康状态，并且初步判断设备的可能故障。在此基础上制定GIS成套设备的检修计划和检修项目。

1.GIS成套设备状态检修的优点。传统的GIS成套设备的检修存在许多缺点，如检修工作频繁，检修工作安排不当可能造成设备的强迫停运，打乱电网的正常安全稳定运行；存在维修工作不足造成局部的故障不能完全排除或者维修过剩造成故障的进一步恶化；维修工作比较盲目，存在可能部分的维修是按照经验制定。由于GIS成套设备的状态检修是简历在设备性能和健康状态的监测与诊断的基础上，因此相对于传统检修，其具有以下优点：（1）GIS设备状态检修能提高其安全性。由于状态检修能够及时发现设备中存在的潜在故障和危险，指导检修工作人员及时的安装检修工作以排除故障，提高了GIS成套设备的运行安全性。（2）GIS设备状态检修能提高其可用率。状态检修避免了检修工作的频繁，降低了由于强迫停运的事故检修的概率和次数，因此提高了GIS成套设备的可用率。（3）GIS设备状态检修减少了其维修时间和费用。（4）GIS设备状态检修提高了设备的使用年限。

2.GIS成套设备状态检修的常用方法。GIS成套设备状态检修的核心在于及时准确的判断的设备的健康状态，因此需要首先研究设备各种运行状态下的监测信息的状态判据。目前，GIS成套设备过渡性状态检修常用方法如下：（1）单一分析方法。这类方法主要侧重对设备某一确定状态的检修，如基于油色谱分析、神经网络和模糊理论的故障状态检修方法。（2）基于多状态信息的综合分析方法。这类方法主要通过对GIS成套设备类的多种物理量和状态量信息的监测，采用证据理论等方法将多种状态参数进行综合，进而判断设备的状态信息。（3）基于Internet、Intranet和地理信息系统等计算机技术的实时在线监测的检修方法。

三、GIS设施在电力结构中的运用

1.GIS设施主接线选用。为了确保GIS成套设施的安装检修标准，GIS成套供电设备的两边一般均设了通道。其中，一个通道安置在断路器的旁边，另一个通道安装主要符合运作巡视需要。GIS成套设施的主接线一般采取单母分段连线模式与双目分段连线方式，防止GIS成套设施由于局部问题导致母线全停，增大故障面积。现阶段，110kV、220kV变电所包含四回馈线时，GIS成套设施的主连线模式重点采取单母线分段方式，该种主连接模式具备简洁、经济与便捷等特征。当110kV、220kV变电所包含六回及以上馈线时，主连接形式是双目分段连线，该种接线形式方便对母线进行检修，而且具备调度便捷、扩建邻国与方便实验等特征。

2.GIS成套设施室的通风规划。按照相关规范要求，GIS成套设施室中SF6的体积大小V≤1000mL/m?，空气内的含氧量大于18%。这两个规范需要GIS成套设施室一定要设置相关的通风装置。通风装置的通风体积是GIS成套设施空间体积的三到五倍。结合对GIS成套设施室发热通风的规范标准，出风口一般选取在设施室的顶端。

3.GIS设施室土建规划方法。针对GIS设施室土建规划工作，要求主要思考如下几点问题：①和设备母线螺栓连接的垂直偏差一定要控制在0.5毫米以内，槽钢水平偏差要求控制在2毫米以内，如此方可以较好防止设施绝缘气体的外泄问题。另外，为了符合设施建设的具体要求，应当在设施室内提前预设好地瞄钩。②在安置设施时，要求把空气含尘量保持在0.1mg/m?，空气的实际湿度保证在70%以内，为了符合实际的设计标准，设施室需要防止创建石灰墙面，降低门窗的应用，防止大量的灰尘污染设施，确保空气湿度可以符合设施运作要求。

总之。在社会经济高速发展的环境下，电网负荷也越来越大，针对供电水平和电网运作性能也提出了较好的要求，面对这个环境，GIS设施在电网系统内开始获得了普遍的应用。

参考文献：

[1]代波.浅谈GIS设备在电力系统中的应用及状态检修.2017..

（作者单位：天津海航东海岸发展有限公司）