摘要：设备紧凑灵活,运行安全可靠,在电力系统中日益得到广泛的应用,但受其自身特性的限制,在变电站中也存在着一些问题,会直接影响变电站的正常安全运行。现简要概述了的发展历程,指出了变电站中存在的问题,并给出了相应的解决措施。
关键词：变电站;问题;解决措施;
前言
GIS即气体绝缘金属封闭开关设备,又称“六氟化硫封闭式组合电器”,它是将断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器和母线等元件组合并封闭于金属壳体内,充SF6气体绝缘组成一种组合式高压电器。GIS设备具有占地省、安装维护工作量少、检修周期长的特点,一般地说,GIS变电站的占地面积约为常规设备变电站的1/5～1/3不等,电压等级越高,省地越明显,而且GIS设备电磁辐射小,防污性能好,因此GIS变电站在城市中心区得到越来越广泛的应用。但GIS设备也存在造价高、故障停电范围广、修复时间长、查找故障点困难、扩建设备与原有设备的参数要严格配合且施工干扰大的不足。针对GIS设备的特点,下面提出建设GIS变电站应重点注意的几个问题。
一、GIS的发展简史及应用概况
SF6气体绝缘金属封闭组合电器,国际上称为“气体绝缘开关设备(GasInsulatedSwitchgear,简称GIS)”,创始于上一世纪。上一世纪的50年代,鉴于SF6(六氟化硫)气体具有优异的绝缘性能和灭弧性能,高压电器的绝缘介质,就用SF6代替了空气。60年代中期,美国制造了第一套GIS设备,使高压电器的制造技术发生了质的飞跃。40多年来,GIS设备有了飞速的发展。迄今,世界各国投入运行的GIS变电站,已达数千所。我国GIS设备的研制工作,起步于上一世纪60年代,与世界其他国家基本同步。1971年,我国首次试制成功110kvGIS设备,并投入运行。从此以后,我国大型核电站、火电站、变电站,都先后选用了GIS设备。如大亚湾、秦山核电站,广州抽水蓄能电站,上海石洞口电站等。它的使用量,每年大约以15%的速度在增加,其应用前景十分广阔。
二、GIS的主要优势及其弱点
GIS之所以称为组合电器,是因为它把断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和连接件、电缆终端、进出线套管等元件,经优化组合,直接连接在一起,并封闭于一个金属壳体中,其内充入SF6气体。它的显著优点是:首先，接地面积和空间体积大为减小。它占地仅为常规的敞开式空气绝缘开关设备(AIS)的15~35%,能最大限度地缩小占地面积和空间体积,结构十分紧凑。这在人口高度集中的大都市和密集的负荷中心,显得尤为重要。即使GIS的设备费用较高,但如计及土地和土建费用,则GIS有更好的综合经济指标。其次，安全可靠。它是全封闭的电器结构,不受风雨、尘沙及盐雾等各种恶劣自然条件的影响。它的带电部分全部封闭在接地的金属外壳内,可以完全防止人员意外接触,能更好地保障人身安全。第三有利于环境保护。由于其接地金属外壳的屏蔽作用,可使运行人员免受电磁辐射的影响,从而变电站的设计也比AIS简单。第四，安装工作量大为减少,而设备的检修周期则可大大延长。然而,GIS设备也存在造价高、故障停电范围广、停电时间长、查找故障点困难、不易扩建等不足;此外,它还存在某些电磁兼容的问题。我们必须在设计阶段,寻求相应的措施予以解决,以防患于未然。
三、GIS变电站存在的主要问题及措施
1、户内通风装置设计应防止气体泄漏造成窒息事故
SF6气体的密度大约是空气的5倍,泄漏时必将沉积于电缆沟槽等低洼处或GIS室近地处,浓度过大会使人窒息,在室内SF6设备场所应配备SF6浓度仪和氧量仪,GIS室通风设施应能保证足够的换量,控制开关应设在GIS室门外。
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2、应设计配置快速接地开关
GIS与常规设备不一样的地方,需要配置检修接地开关和快速接地开关两种不同性质的接地开关。前者配置在断路器两侧隔离开关的旁边,仅起到断路器检修时两侧接地的作用;而快速接地开关配置在出线回路的出线隔离开关靠线路一侧,它有作用有:首先，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;其次，当外壳内部盆式绝缘子出现爬电现象,并发展成外壳内部燃弧时,快速接地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的外壳不至于烧穿。
3、应重视GIS设备安装的洁净度
目前变电站安装工期比较紧张,而且为了赶工期土建和电气安装经常交叉作业,安装GIS设备时应严格控制作业区环境,防止粉尘进入设备。另外在安装和拆卸螺栓时,可能产生金属碎屑,这些杂质落入气室内是十分危险的,装配完成后应仔细检查,并用强力吸尘器清理干净。在GIS总装后正式耐压前,施加作用时间大于耐压时间,但较低的电压进行“老练”试验,能有效消除微米级细小微粒。每次老练时间应不少于5min,这种细小微粒往往经过一、二次放电以后即被消除掉,可使耐压水平提高。此外，环境洁净度达到百万级以上，工作间内部不允许有昆虫、苍蝇、蚊子等存在。环境的湿度不超80%，温度-10～40℃，风速应小于5m/s。
4、应确保设备密封良好
SF6气体是电气设备的重要绝缘介质,它维持设备的绝缘水平和保证优良的灭弧能力。密封性是GIS长期安全运行的关键SF6气体泄漏对设备影响是很大的,若气体压力下降超过额定压力的15%左右时,设备处于闭锁状态而不能操作。大气中的水蒸汽分压要比设备内部的分压大的多,在气体泄漏的同时,环境中的水分会进入设备内使SF6气体的湿度增大而影响电气性能。对于漏气量大的GIS电器如果只采用补气的方法,最终将导致设备内部的水分超标。GIS设备的漏气点主要有以下部位:管道焊缝、法兰接合面、动触头的拉杆密封部位、套管与法兰的密封部位、阀门、表计与管道、密度继电器、防爆或安全部件、充气或试验接头等。因此,GIS设备充气后应进行严格进行泄漏检测,以消除隐患,保证设备的安全运行。同时应注意,SF6压力表读数只能作为密封性的辅助检查,气体压力减少并不能说明气体一定有泄露,只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论,即判断的标准是密度而不是压力。
5、安全防护方面应注意的问题
首先应防止机械伤害，在装配扩建间隔时,必须确认SF6气体已回收,才能沿圆周方向均匀松开盖板的螺栓连接,在侧面撬松盖板排除余气,方可拆卸螺母,防止余气未排尽,气室压力过大,弹出盖板击伤人员。其次，防止电击伤害。交流耐压试验前GIS设备所有的电流互感器的二次绕组应短路接地,电压互感器的二次绕组应一端接地,避免设备击穿时在二次侧产生过高的过电压。此外，还应注意两气室之间的压力差，以防压力差损坏设备。
结语
在GIS变电站实际运行中,存在着一些问题,对其安全有效运行带来了隐患,但是其优良胜能又不能忽略。针对变电站中存在的问题,采取合理有效的措施进行解决,能够使其安全可靠的运行,GIS变电站的应用前景仍是一片光明.
参考文献
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论文作者:陈林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
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