（广东电网有限责任公司阳江供电局 广东阳江 529500）
摘要：近些年来，城市电网110kV变电站GIS设备的应用越来越广泛，正如其他设备一样，也会出现各种类型的缺陷，而这其中GIS设备外壳部件的发热也属于电磁效应引起发热的设备，因此非常有必要探讨一下如何处理此类缺陷，从而保证变电站GIS设备的安全稳定运行。
关键词：GIS设备,发热，处理方法
1、前言
GIS（GAS INSULATED SWITCHGEAR）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称之为SF6全封闭组合电器。与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，因此在用电负荷较为繁重的城市地区被广泛的使用。
GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20%～40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。
2、实例分析
2016年6月8日，我局变电管理所220kV阳江巡维中心值班员在110kV石湾站（GIS变电站）巡视设备时，开展红外测温测试，意外的发现110kV阳石乙线B相CT外壳螺栓贯穿部位发热，表面温度为：41.5°c，正常相温：35.5 °c，环境温度：32°c，当时的负荷电流时348.07A。根据红外测温规程要求诊断，其相对温差为：δt=(τ1-τ2)/τ1=（T1-T2）/ （T1-T0）×100%=（41.5-35.5）/（41.5-32）=63.16%，属于一般缺陷。
图1 110kV阳石乙线B相与C相CT温度对比
在得知缺陷后，变电管理所检修人员立即对石湾站110kV阳石乙线B相CT气室进行了外观检查及相关试验。检查结果如下：1、110kV阳石乙线B相CT气室外部贯穿螺栓很牢固，并无任何松动迹象；2、110kV阳石乙线B相CT气室SF6分解物含量测试结果：二氧化硫含量为零，硫化氢含量为零，氟化氢含量为零，二氧化碳为65.2μL/L，试验结果表明该气室内部短期内没有故障气体，由此可判断发热故障不是气室内部故障所致；3、110kV阳石乙线B相CT气室采用特高频局部放电测试仪的检测结果:不存在局部放电，如下图所示。
以上的处理方法均直接证明了石湾站110kV阳石乙线B相CT气室不存在内部部件的击穿放电故障，然而是何原因导致GIS设备气室外壳发热故障呢？
3、GIS设备气室外壳发热的原因
在110kV及以上电压等级的气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）中，由于站端110kV及以上母线通过很大的交流电，GIS外壳受到母线交变磁场的作用而产生感应电流，其数值大概相当于母线电流的70%～90%。GIS外壳一般由若干节金属筒体通过其端部外围的法兰盘和螺栓串接而成的，两相对的法兰盘之间涂有密封胶，以保证GIS外壳整体的气密性。各节金属筒体通过法兰对接面接触实现电气连通，以使GIS外壳的各节金属筒体都能通过GIS外壳上的若干个接地点接地。在运行过程中发现，由于密封胶的绝缘性，增加了法兰对接面的接触电阻，在GIS外壳流过感应电流时候，导致GIS外壳法兰盘处容易出现局部发热的缺陷。
图2 110kV阳石乙线B相CT气室局部放电测试图
4、GIS设备气室外壳发热的处理方法
由上分析得知：GIS外壳发热母线交变磁场产生的感应电流引起，那么我们可以人为的设计导流排来解决上述局部发热的问题。
导流铜排为连接件和两个C形的夹片，如下图夹片为铜材质，可以降低汇流排电阻，减少发热。两夹片开口方向相对，底部都具有开孔，一个夹片的底部置于另一个夹片的底部上，两夹片底部开孔上下相对，所述连接件穿过两夹片底部开孔将两夹片固定在一起，处于上方的夹片高度较矮，以便两夹片的顶部相对形成夹口，所述夹口的宽度与相对固定在一起的两法兰盘的总厚度相对应。为使两夹片之间不发生相对转动，使所述汇流排的结构更加稳定，所述夹片底部的开孔为两个，沿夹片底部宽度方向排列。处于下方的夹片底部的开孔为沿夹片底部长度方向开设的长孔，以便通过所述长孔调节两夹片夹口的宽度，从而适应不同厚度的法兰盘。
夹片的顶部与底部之间的竖向的连接部上也设有开孔为连接孔，连接孔更靠近夹片的顶部，两夹片上的连接孔正好相对，一螺杆横向穿过两连接孔，并由螺母从螺杆两端套接，以便在旋转螺母时利用螺母对夹片外壁的挤压作用使夹口两侧更靠近，从而使两夹片与夹于其间的两法兰盘能更好的连通。螺母为不锈钢材质，能有效防止雨水的侵蚀作用。螺栓的头部与夹片之间都设有垫片和弹簧垫片，而螺母与夹片之间也都设有垫片和弹簧垫片。处于上方的夹片底部的开孔为螺孔，连接件为螺栓，螺栓直接从两夹片底部旋入，即可与处于上方的夹片通过螺纹连接相紧定，无需另加螺母等部件，而且螺栓直接从汇流排外向内安装，也能降低安装的难度。安装后完全不影响GIS气室的气密结构，能更好的保证汇流排与法兰盘之间的电气导通性。
在完成了导流铜排的安装之后，我们在7月4日重新对石湾站110kV阳石乙线B相CT气室进行红外测温，以下为测试结果：
其表面温度为39°c，正常相温度为37.5°c，环境温度为：32°c，负荷电流为：346.52A，其相对温差为：δt=(τ1-τ2)/τ1=（T1-T2）/ （T1-T0）×100%=（39-37.5）/（39-32）=21.42%，相对温差由63.16%降至21.42%，安装导流铜排对GIS外壳部件发热缺陷的处理效果明显。
6、结论
安装导流铜排可在GIS设备不停电的状态以及不损害其密封性的情况下进行缺陷处理，在GIS外壳法兰增加有效导流接触面积，并保证其机械强度，将外壳感应电流的大部分从法兰对接面转移到汇流排通过，从而使其温升大大降低至正常的范围以内，从而保证变电站GIS设备的安全稳定运行。
参考文献：
[1] DL/T 664-1999 带电设备红外诊断技术应用导则
[2]Q/CSG11401-2010 GIS局部放电特高频检测技术规范
论文作者:唐晓军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/3
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