孙振远
（国网大连供电公司 辽宁省 116000）
摘要：气体绝缘组合电器（Gas Insulation Switch，简称为GIS，由于占地面积小等诸多优点而被智能变电站广泛使用，但一旦发生故障，其检修周期相对较长，常引起较长时间的停电，严重影响正常的生活秩序，给社会带来严重的经济损失。本文主要分析GIS组合电器状态监测与检修，以供参考。
关键词：GIS组合电器；状态监测；检修
引言
由于GIS运行维护较为困难，为了及时发现并消除故障隐患，避免重大事故，GIS组合电器状态监测与检修显得尤为重要。
1、智能GIS技术
智能GIS是为响应国家智能电网和智能变电站的建设而开发的一种新型技术。它是传统GIS技术与计算机技术、传感器技术、自动控制技术和通信技术相结合的产物。它是一种多功能气体绝缘组合电器，具有输变电、状态监测、信息交互等功能，可满足用户多样化的需求。智能GIS由电气主体和智能组件组合而成，组合电器上植入了各种类型的传感器和执行器。采用先进的数字检测技术和高速以太网通信技术，通过智能软件的管理，实现了组合电器监测和保护的基本功能。它还可以自动分析当前的工作状态，与其他系统交换实时信息，以及从其他系统接收和执行数据和命令，实现自身运行状态的调整，最终实现在线分析决策，实时自动控制、智能调整、协同交互等先进功能。
智能组合电器具备下列几种技术特征：（1）测量数字化：对组合电器设备的测量实行就地数字化，站控层和过程层可通过数字化网络采集、调用测量结果，用于组合电器设备的监控；（2）控制网络化：对有控制需求的组合电器实现基于网络的控制；（3）状态可视化：组合通过信息交换或自检测获得的状态信息可通过智能电网的其他系统以可辨识的方式进行表述，组合电器的运行状态可以在电网中进行观测；（4）功能一体化：在不影响产品性能的条件下，实现组合电器与传感器、执行器、互感器等部件的集成，将测量、控制、保护等功能融合到一起，实现功能的一体化；（5）信息互动化：通过网络实现组合电器与站控层、过程层及其他系统的信息共享。
2、GIS组合电器的状态监测技术
2.1组合电器气体成分状态监测技术
SF6气体的检测是GIS状态监测系统重要的检测指标之一，通过对SF6气体压力的检测可以判断断路器的气密性，进而判断它的绝缘强度。通常采用现场巡视压力表或密度继电器实现对SF6气体压力的检测。SF6的微水含量不仅会直接影响断路器的绝缘强度，而且在微水含量较高时，容易引起SF6气体的水解，生成腐蚀性有害物质，破坏灭弧室及周边环境，严重时会导致绝缘击穿事故。常用的检测方法是通过便携式微水测量仪器，带电检测现场GIS中SF6气体微水含量。常用的检测SF6气体微水含量的原理是露点法。将一个表面光洁的金属，放到相对湿度低于100%的空气，使其冷却，当温度逐渐降低直至某一数值，在该金属球表面的相对湿度达到100%，金属表面结露。通过测量微水环境下的结露温度和气体压力可以间接测量气体中的水分含量。
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SF6是人工合成的惰性气体，具有稳定的化学性质，在电气设备正常运行环境条件下（0. 8MPa以下、-40℃~80℃，SF6与金属（如银、铝、铁、铜等）和有机固体材料（如树脂、玻璃等）不发生反应。SF6具有良好的电气绝缘性能和优异的灭弧能力。其击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是新一代超高压绝缘介质材料。通常在电弧作用（数千度高温）下，SF6气体分解成F原子气和S原子气体，与金属柜体里的物质发生化学反应，生成金属氟化物、固态及气态的低氟化物。可以通过气相色谱法、检测管法、红外谱图法和动态离子法对SF6气体的分解产物进行检测。目前，比较有效和常用的方法是动态离子法。将GIS中的SF6气体的动态离子谱图与纯净的SF6气体动态离子谱图进行比较，判断GIS中的SF6气体是否含有分解产物，从而判断组合电器是否存在缺陷。
2.2组合电器局部放电状态监测技术
发生局部放电现象时，常伴随着光、声、热、化学生成物等多种物理化学现象，通过研究这些物理化学现象发生的机制，制备相应的传感器来获取这些信息，即可有效地监测气体绝缘组合电器的局部放电现象。从目前的研究现状来看，气体绝缘组合电器内部局部放电的检测方法有非电检测法和电检测法两种。
非电检测法主要包括光学检测法和化学检测法，目前通过光纤传感技术检测气体绝缘组合电器内部的局部放电现象仍处于实验室研究阶段，尚未有成熟的产品问世，而化学检测法主要根据SF6气体的成分来分析局部放电情况，从局部放电的发生到气体成分的检测分析，判断出故障所需的时间太长，无法有效实施状态监测。
常用的电测量法有脉冲电流法、超声波法和超高频法。其中脉冲电流法的检测频率一般在10MHz以内，可以对局部放电信号进行定量测量，精度可达2pC。但其最大的缺点是很容易受外界环境电磁干扰的影响；气体绝缘组合电器发生局部放电现象时，常伴随着超声波信号的产生。在气体绝缘组合电器表面放置超声波传感器，检测气体绝缘组合电器内部是否产生超声波信号，从而判断气体绝缘组合电器是否发生局部放电现象；此外，气体绝缘组合电器局部放电信号中包含丰富的超高频信号成分，频率可达数百MHz甚至数GHz。由于超高频信号有着较强的穿透性，可以从盆式绝缘子和气体绝缘组合电器金属柜体的接缝处发散到外部。通过在这些绝缘子附近安装超高频传感器可以实现对气体绝缘组合电器内部局放所产生的超高频信号的检测。
3、GIS组合电器检修
（1）GIS组合电器的进出线瓷套、外壳破损，或金属部件锈蚀。
（2）GIS组合电器的工频耐压试验不合格时，先确定故障部位，再进行相关的处理。
（3）GIS组合电器发生短路等故障，或局放带电检测发现异常放电现象，先确定故障部位、程度，以确定检修方案，再进行相关的处理。
（4）SF6气体含水量超标，应进行更换吸附剂、换气及干燥处理，必要时检查气室密封情况。
（5）SF6气体异常泄漏时，应确定泄漏部位，视漏气严重程度做相应处理。
（6）组合电器隔离开关流过大短路电流后，或断路器满容量开断次数达到制造厂规定值时，应进行解体检修。
（7）当组合电器断路器、隔离开关导电回路电阻值超标时，应结合负荷电流、故障电流大小及开断情况综合分析，确定开关的检修方案。
（8）当组合电器断路器操动机构机械特性不符合要求，或机构变形、拒分、拒合，应检查、检修机构。
结语
综上所述，对GIS组合电器进行状态监测是提高其运行安全的重要措施。通过智能传感器及智能电子装置，可以发现GIS早期的绝缘缺陷，避免安全事故的发生，减少不必要的停电检修，延长智能GIS的使用寿命。
参考文献：
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论文作者:孙振远
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/11
标签：组合论文; 气体论文; 电器论文; 智能论文; 局部论文; 状态论文; 发生论文; 《河南电力》2018年19期论文;