摘要：由于GIS组合电器相对于常规的高压设备具有较强的优越性，而且随着其应用的不断普及，更需要在GIS设备运行过程中对其存在的各种问题进行深入的分析，从而在日常工作中进行有效的防范的同时还要对其进行全周期维护策略，及时发现GIS组合设备运行过程中存在的安全隐患，并进行有效的处理，确保GIS组合设备的性能能够更好的发挥出来，使其能够安全、稳定的运行。本文主要针对GIS组合电器典型故障分类和全周期维护策略进行探讨。
关键词：GIS组合电器；故障分类；全周期；维护策略
1 GIS概述
GIS是GasInsulatedmetal-enclosedSwitchgear的缩写，意思是气体绝缘金属封闭开关。把各种控制、开关、保护电器，全部封装在接地的金属壳体内，壳内充以一定压力的SF6气体作为相间及对地的绝缘。国内称之为封闭式组合电器。包括：断路器、隔离开关、接地开关、互感器（PT及CT）、避雷器和连接母线。
2 GIS的优缺点
与常规的敞开式高压电器设备相比，GIS有以下优缺点：
2.1 占地面积及体积小，如126kV等级，GIS的占地面积为敞开式的7.6%，体积为敞开式的6.1%，而252kV等级，GIS的占地面积为敞开式的4.0%，体积为敞开式的2.1%
2.2 维护周期长，或者不需要检修。
2.3 受环境影响小。可用于湿热、污秽、高寒地区等严酷环境条件。
2.4 制造困难，价格贵。
3 GIS组合电器典型故障
3.1 SF6气体泄漏故障的原因
SF6气体泄漏是GIS发生的所有故障中，出现频率最高的故障。泄漏速度过快并超过标准限定值，则称之为泄漏。法兰密封面、压力表和充气阀是目前发生气体泄漏的普遍部位。
3.1.1 产品密封结构设计
六氟化硫气体泄漏大部分与产品密封结构设计有关，而O型圈是一种界面形状为圆形的橡胶圈，是在液压气动应用最广泛的密封件。其中，静密封结构要使用单层O型密封圈配合矩形密封槽；金属对金属密封面的静密封O型圈压缩率是25%，瓷件对金属密封面的静密封O型圈压缩率是30%；金属密封面表面粗糙度R要适中，当R>6.3μm，O型圈橡胶与金属法兰密封面的实际接触面不足，当R<1.6μm，密封面太光滑，保持在粗糙度R=3.2μm，并保留同心圆切削刀纹，禁止砂磨密封面，避免造成泄漏通道。
3.1.2 处理密封圈（O型圈）
泄漏之所以经常发生是由于密封圈的质量问题，为此，对密封圈进行检查和清洁的工作在现场大量工作中占有很大比例。尽管只是进行检查和清洁，但实际上，难度一点都不低。一般对于密封圈（O型圈）表面的裂痕、凹凸不平等一般性缺陷，只要通过细致的外观检查，是能够被发现出来的，但仍想通过外观检查的手段来对大型的密封圈（O型圈）的内部空腔进行观察，是很难找出缺陷发生的源头所在。这个时候就需要装配人员利用经验和手感来观察：首先抹少量真空硅脂在O型圈上，一只手用食指和拇指捏紧O型圈，另一只手则缓慢拉伸O型圈。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过捏紧O型圈的手指感觉来检查内部空腔缺陷。至今在现场安装中对于O型圈的塑性变形是没有有效的办法可以检测出来，所以只能强行制定要求：一定要使用新的O型圈来进行最后一次封闭气室时，同时应立即剪断不再打算使用的O型圈，从而避免发生混乱。
3.2 GIS绝缘故障的原因
3.2.1 盆式绝缘子两端电极设计不良
盆式绝缘子两端电极设计不良指的是电极形状，某些设计将GIS设备壳体与盆式绝缘子接触部位（GIS设备壳体）的圆角R1和带电部分圆角R2的尺寸定得过小。如果圆角R1和R2尺寸过小，则场强就会增高，这时候再加上盆式绝缘子表面爬电距离设计也小，最终结果是盆式绝缘子表面场强必然更高，在运行遇到过电压时就会产生较大的局部放电，甚至会造成相间和对地沿面放电。因此在设计时要注意盆式绝缘子两端电极形状的设计，在设计盆式绝缘子规格小巧和满足在盆式绝缘子和两端电极上得到比较低的场强的前提下，优化盆式绝缘子两端电极形状，可以简单改变两端电极的圆角大小，或采用曲率变化缓慢的椭圆形电极曲面。
3.2.2 材质质量差
原材料材质选择不合理是导致部件变形损坏的重要原因。由于选用的材料强度、硬度或刚度不满足要求，经常发生损坏变形，如传动拐臂、轴销的强度和硬度不够，多次操作后发生严重磨损，连板的孔变大，轴销的直径变细，使开关的动作行程特性发生改变，影响了关合和开断性能。
3.2.3 进厂检验不完善
目前，GIS制造厂对于绝缘拉杆、瓷套管等外购外协配套件仅进行外观检查和尺寸校核，缺少有效的电气和机械性能检验，如工频耐压、局部放电、抗弯、抗扭试验，以及专门针对瓷套管的超声纵波探伤检测等。缺少必要的进厂检测和质量控制手段，导致存在的内部隐患未能被及时发现和排除。
4 GIS组合电器的全周期维护策略
全周期维护可根据设备的运行状况一般为3～5年进行一次。主要包括以下项目：
4.1 各元件的操作特性断路器的分合闸时间的测量。隔离开关，接地开关动作时间的测量。快速隔离开关和快速接地开关分合闸速度的测量。若开关长期不操作，每年应人为地进行一次分合闸操作。特别对于弹簧操作机构更要如此，因为如果长期不运行，弹簧机构的各种锁扣装置会产生锈蚀，严重时会造成操作失灵，因此定期进行操作是非常必要的。
4.2 电动操作机构和弹簧操作机构的清洁和润滑。
4.3 主回路电阻和部分元件绝缘电阻的测量。
4.4封闭式组合电器的密封环节很多。所以密封问题是封闭电器是否能够长期稳定运行的关键。特别对于操作频繁元件的各密封部位更应进行定期检查。设各运行中气体的水分含量是一个重要的指标。特别是对于存在电弧分解物的气室，如断路器气室。因为气体在电弧的高温作用下，会发生分解和电离，其中的一部分会形成低氟化物。当气体中有水分存在时，会生成具有很强毒性和腐蚀性等物质。这些生成物大部分被装设在断路器内部的吸附剂所吸收。但也有一部分会着在绝缘子的表面，这些附着物会对绝缘子产生严重的腐蚀，大大降低绝缘子的沿面耐电能力，对设备的安全运行产生重大隐患。因此，定期进行水分测量，不仅可以消除隐患，而且可以及早发现气体的泄漏。因为水分含量的增加往往是由于设备存在漏气环节所致。另外除了以上的维护和定期检修外，在运行过程中还存在着临时检修的问题。当发现异常情况时，当某些元件达到了规定的使用次数（如断路器开断负荷电流的次数或开断短路电流的次数等达到了要求检修的数值）时，就需要进行局部检修，更换不能使用的元件。这时需要和制造厂进行协商处理。
结束语：
随着GIS变电站数量的增多，发生故障的概率也在增加。提高GIS设备的运行的可靠性，在硬件上需要减少设备出厂隐患，并结合安全生产需要，不断完善设备功能；在软件上提高厂家现场安装人员素质，加强现场启动验收、巡视维护、确定检修方案等人员培训，使GIS设备同传统室外设备一样深入基层一线。
参考文献：
[1]气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）安装与质量控制的探讨[J].曾少红.电子制作.2014（24）
[2]如何基于GIS进行电力设施安全隐患管理[J].王士宁，王昊.电子技术与软件工程.2014（23）
[3]气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）安装与质量控制[J].郭杨柳.中国新技术新产品.2013（10）
论文作者:祁玉娟,龚银成
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2017/12/28
标签：绝缘子论文; 组合论文; 气体论文; 设备论文; 电极论文; 密封圈论文; 发生论文; 《基层建设》2017年第28期论文;