摘要：GIS 组合电器具有良好的封闭性和绝缘性能，同时具有可靠的操作机构，但 GIS 组合开关做断路器动特性测试时，往往需要通过出线套管处接信号线取样，或将接地开关引出的接地排拆除，才能满足测量条件，实施十分困难，存在作业人员感电事故风险。若检修状态下断路器断口两端通过接地开关以及接地体短接，使用传统断路器动特性测试仪在断路器断口两端检测，无论断路器处于什么状态，检测结果始终是闭合状态，为解决这一问题，本文详细介绍了基于变压器模型理论的 GIS 组合电器动特性分析方法，并延伸到对隔离开关、接地开关的测试，通过技术手段将该项反措落实。
关键词：110Kv；GIS组合电器；优势；动特性；
前言
随着“两个电网”建设与改造工程的快速发展，尤其是交、直流特高压工程的不断建设，GIS 组合电器的使用量快速增加。GIS 组合电器，具有占地面积小、噪音小、火灾危险小、检修周期长、运行安全、可靠等特点，还特别适用于智能型变电站，是电网建设的优先选用产品。
一、GIS 组合电器的特点
GIS 组合电器基本是由断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、连接件等单元组成，这些单元均封闭在接地的金属罐体内。其内部充有一定压力的 SF6气体，SF6具有优异的灭弧和绝缘能力。由于 GIS 的构造既封闭又组合，故占地面积小占用空间少，基本不受外界环境影响，不产生噪声和无线电干扰，运行安全可靠，且维护工作量少。它的突出优点是：
1、最大限度地缩小整套配电装置的占地面积和空间体积，结构十分紧凑。在人口高度集中的大都市和密集的负荷中心，显得更为重要。
2、全封闭的电器结构，不受雨雷、尘沙及盐雾等各种恶劣自然条件的影响，减少了设备事故的可能性，特别适合工业污染和气候恶劣以及高海拔地区。
3、安装方便。因 GIS 已向三相共筒化、复合化和智能化方向发展，一般由整体或若干单元组成，可大大缩短安装工期。SF6断路器的绝缘和灭弧介质均为 SF6气体。优点如下：
（1）灭弧能力强，介电强度高，绝缘性能好，断口电压可以做得很高，使用安全可靠。
（2）介质恢复速度特别快，冷却特性好，开断近区故障的性能特别好，使用寿命长。
（3）SF6气体电弧分解场中不含有碳等影响绝缘能力的物质，触头在开断电弧中烧损极其轻微，因此 SF6断路器又有允许开断次数多、安装操作简便、检修周期长、运行可靠等优点。
二、GIS 组合电器的应用优势和存在的问题
1、GIS 组合电器的技术原理及优势GIS 也称为 SF6气体绝缘金属封闭开关设备，由于其在完全密封绝缘的空间中工作，因此在运行过程中受到外界环境的干扰非常小，这就保证了在运行过程中的运行效率和可靠性。而且 GIS 组合电器的检修周期也非常长，基本不会出现大的问题，安全性非常高，这对于提高变电站的综合水平有非常大的帮助。
2、GIS 组合电器运行中存在的问题GIS 组合电器在实际运行中一旦出现如 GIS 气室的 SF6气体压力降低、泄露或者水含量超标等问题，将会直接导致 GIS 组合电器开关的故障。而且在安装过程中如果操作不规范，导致设备安装和运行的效果不佳，或者在使用中造成电器元件老化等问题，也同样会引发严重的 GIS 组合电器设备故障。所以，在安装过程中需要对这些问题格外注意，避免发生意外事故。由于 GIS 组合电器系统主要是通过 SF6绝缘气体进行绝缘工作的，而 SF6气体的绝缘性能会受到水分、杂质、电极表面状态等因素的影响。SF6在常温下是稳定的气体，不容易和其它物质发生化学反应，只有在出现电弧、电晕和高温作用的情况下才会发生分解现象。当温度达到 300℃以上时，SF6气体会产生明显的分解反应，分解产物主要是金属氟化物和硫的低价氟化物，具有较强的毒性和刺激性，对人体产生伤害的同时还会严重腐蚀绝缘材料和金属材料，影响使用效果。
3、采用GIS组合电器动特性分析仪测量与传统测量方法对比分析为了验证 GIS 组合电器动特性分析仪测量的准确性，分别采用传统的测量方法与两端接地测试方法在变电站现场对三个型号断路器进行分、合闸时间和同期性进行测量。其中，括号外的数据为传统测试方法获取的数据，括号内的数据为断路器两端接地测试方法获取的数据。可以看出采用 GIS 组合电器动特性分析仪测试和传统测量方法，在断路器合分闸时间测量上数据是吻合的，同时也验证了采用 GIS 组合电器动特性分析仪测试方法的准确性。
三、针对 SF6气体中水分的不同来源，应采取的有效措施
1、安装人员在装配过程中，严格按照抽真空的顺序及技术要求，充气前，还要检查充气设备和管路是否清洁，无水分和油污，管路连接处是否有漏气现象。制造厂家需不断提高密封元件的制造工艺，增加密封度和抗老化能力；安装时注意密封件的位置调整是否合适，调整后必须经过漏气检验。
2、仔细检查法兰面接触有无缝隙和生锈现象，除锈后，使用专用工具紧固法兰螺丝，法兰螺丝必须沿圆周方向紧固。随时根据空气湿度变化，密切关注吸附剂的变色情况，发现饱和已无吸附作用，必须及时通知检修人员更换。
3、在微水测量采样试验时，应选择天气晴好，且环境温度接近20℃的条件下进行。在GIS运行过程中，由于SF6气体发生泄漏，从而导致GIS气室中 SF6气体压力降低，同时其绝缘强度和灭弧能力也会降低，使设备的安全运行受到大的影响。因此需要在日常工作中加强对各气室的巡查，仔细观察压力表的变化情况，并与额定压力值进行对比，及时发现气室内压力下降的情况，及时进行检修，确保 SF6气体处于规定的标准范围内，做好堵漏工作。
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四、GIS设备维护应采取的措施
1、GIS 运行维护的基本技术要求
（1）GIS 室的安全要求。GIS 室内空气中的氧气含量应大于18%或 SF6气体的最大允许含量不应超过 1000μL/L；室内应安装氧量仪、SF6气体泄漏报警装置、足够的通风排气装置；应该备有防毒面具、防护服、塑料手套等防护用具；GIS 设备室应该配备专用的消防设施。
（2）接地。在正常情况下，对运行、维护人员易触及的部位上的感应电压不应超过 36V。5.1.3 温升。GIS 组合设备的外壳需要根据运行人员与其接触距离的远近来对温升进行控制。
（3）通风。对运行、维护人员经常出入的场所，每班至少通风 1次（15min）；对运行、维护人员不经常出人的场所，在进入前应先通风15min。
2、设备维护可采取的有效措施
（1）对于配电装置室内装有 SF6设备时，则需要设置强力通风装置，而且需要在室内底部设置风口，由于 SF6气体分解物具有较强的毒性，如果不能做好必要的防护则会对人体带来一定的损害，所以配电装置室内的排风口要尽量远量住宅和行人。
（2）进行气体采样和处理一般渗漏时，要戴防毒面具或正压式空气呼吸器，穿防护服并进行通风。
（3）运用准确的监测数据可以更好地监视 GIS 运行的情况，快速发现缺陷，有必要安装 GIS 在线监测装置。
（4）一旦配电室内 SF6气体出现大量泄漏时，则需要紧急撤离现场人员，而且打开所有排风机，及时进行排风，对于没有采取必要的防护措施的人员严禁入内。在对 GIS 设备进行操作时，严禁触磁该设备的外壳，尽量保持一定的距离，对于需要对隔离开关和接地开关进行手动操作时，则需要戴上绝缘手套进行操作，这可以有效的防止接触到电势所给人体带来一定的伤害。
（5）SF6备用气瓶应储存在阴凉、通风良好的库房中，直立放置。气瓶严禁靠近易燃、油污地点。新气使用前应进行检查，符合标准后方可使用。气瓶、阀冻结时严禁用火烤。SF6新气应具有厂家名称、装灌日期、批号及质量检验单。
五、GIS 组合电器的安装程序
GIS 安装是一项较复杂的工程，事前要确定好安装流程图、安装程序和工艺标准，由安装单位确定场地的高程差以及最高、最低点，经监理单位审查并经业主认可后实施。施工、监理、业主等单位适时对产品质量和安装质量进行检测，这是确保安装质量的重大技术措施。
1、GIS 组合电器元件装配前的检查
组合电器元件包装箱拆除后所有部件要完整无损；瓷件无裂纹，绝缘件无受潮、变形、剥落及破损；元件的接线端子、插接件及载流部分应光洁、无锈蚀；各分隔气室的压力值和含水量应符合产品的技术规定；密度继电器和压力表应检验合格；紧固螺栓应齐全，无松动；密封良好。对每一充气运输部件应进行气压检查，如发现问题，则应返厂处理。
2、GIS 组合电器安装
（1）在安装前检查与测试的结果符合要求后，GIS 应以母线为基础逐段安装，如果间隔较多，为减少误差积累效应，可选处于中间位置的间隔为第 1安装间隔，向两侧延伸；如果间隔较少，可选择外侧的间隔为第1安装间隔。第1间隔就位后，应精心调整水平，使间隔的中心线与该间隔基础的中心线尽可能一致，调好后将母线筒中的气体经处理放掉，再取下两端封盖，将密封面处理干净。在安装第2间隔时，也应处理密封面，装好密封圈，调整好水平度，使其母线筒法兰与第1间隔的母线筒法兰对正，并保证连接触头的插入深度。第3、第4间隔同样操作。
（2）安装单元的清洁。每个单元的金属罐体内必须保证清洁、无杂质、无划伤痕迹；不能使用已用过的密封垫；不得使用变形或有伤痕的密封圈；保证密封垫清洁，位置正确。设备法兰口涂密封脂时，严禁使其流入密封垫内侧导致与 SF6气体接触，腐蚀密封垫。通常使用吸尘器、高纯酒精、工业洁净纸清理罐内导体、绝缘件及法兰密封面。
六、GIS 设备的日常运行与维护技术分析
1、GIS需要定期进行检修维护尽管GIS组合电器设备由于其自身的稳定性和可靠性，检修周期非常长，但是仍然需要对其进行定期的检修维护，以保障设备的正常运行。应该根据具体的实际情况制定相应的GIS组合电器设备维修说明，便于技术人员进行维修。定期检修: 如果较短时间内发生设备停电，不回收气室气体，对设备进行除尘以及加入润滑剂进行润滑与保养; 正规检修: 较短时间内设备急需停电，保护设备性能，彻底检查设备的每一个零部件有无损坏或者异常，根据使用次数缩短检修周期; 临时检修: 当设备出现任何故障或者未达到规定的操作次数时，对零部件进行操作临时维修。
2、要加强对GIS设备运行中的巡视检查当GIS组合电器安装完毕后，需要在使用过程中定期对其进行巡视检查，以确保设备的正常工作。巡视检查主要是针对GIS设备中的 SF6充气室，确保SF6气室的绝缘性能保持完好，保证GIS组合电器的功能正常挥。
结束语
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，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。
参考文献
[1]张勇志．110kV 变电站继电保护要点分析技术与市场，2013.
[2]郭青山．110kV 变电站继电保护改造调试问题研究中国电力教育，2013.
论文作者:杜玉录
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/22
标签：组合论文; 电器论文; 气体论文; 设备论文; 断路器论文; 间隔论文; 过程中论文; 《电力设备》2017年第24期论文;