摘要：随着经济的不断发展，全国电力总装机容量不断增加，电力设备的运行安全关乎国家经济和人们的日常生活。气体绝缘组合电器（GIS）具有结构紧凑、可靠性高、安全性好等优点，在电力系统普遍应用。文章介绍了GIS组合电器特点，探讨了GIS组合电器状态监测与检修措施。
关键词：GIS；状态监测；检修
引言
GIS组合电器是较为先进的组合电器设备，其运行效率是同类电器的几倍以上，而且安全性高，技术维护成本低。GIS组合电器的绝缘能力强，开关室的灭弧能力强于同类电器开关很多倍，在断口承压的位置承压能力非常高，占地面积较小，在实际操作过程中对外界的抗干扰能力比较强，尤其是对于外界和无线电的干扰能力。运行效率高、安全性强、技术故障周期小、维修容易。这些优点让GIS组合电器迅速占领了我国的变电站组合电器的市场。因此，GIS组合电器在我国的电力系统中应用非常广泛。
1.GIS组合电器特点概述
基于GIS组合电器是在原有变电站内部件的基础上，进行优化设计，将多种电气设备有机组合成整体，具有典型特征。
1.1高可靠性
GIS组合电器的带电部分需要进行密封，置于惰性气体SF6中，这样能够保证GIS组合电器的可靠性，而且通过这种处理方式能够保证其具有良好的抗地震性能。
1.2杜绝外部环境不良影响
在GIS组合电器的使用中需要对带电部分进行金属壳体封闭，在封闭的过程中还注重壳体材料的选择，通过科学的材料不仅仅能够实现静电的屏蔽，而且能够降低噪音、提高抗电磁波、无线电干扰能力。
1.3模块化、智能化设计
随着GIS技术在组合电器中的使用，一般通过模块化设计实现，而且注重智能化，这样能够组成最先进的数字变电站，从而能够提高施工效率，最大程度的缩短设计施工周期。
2.GIS组合电器状态监测方法
判断GIS设备的异常，预知设备的故障，根据设备的健康状态来安排检修计划，则需要对GIS设备进行状态监测。GIS设备状态监测主要有以下几项手段：
2.1局部放电监测
GIS设备内部中的金属微粒、粉末和水分等导电性杂质是引发GIS故障的重要原因。GIS存在导电性杂质时，因局部放电而发出不正常声音、振动、产生放电电荷、发光、产生分解气体等异常现象。因此局部放电将是GIS状态监测重要对象之一。目前我们一般每年均对所有变电站的GIS设备采用特高频（UHF）电磁波检测法对其进行带电局放测试，到目前为止还没有通过该方法检测出设备的故障。另外我局还在个别站加装了实时GIS局放监测系统做试点，以验证这种新装置对发现GIS局部放电等其他缺陷的作用，所以这方面的监测效果以及实用性还有待进一步的研究和积累。
2.2气体色谱分析法
GIS是采用SF6气体绝缘和灭弧的，其性能状态将是影响GIS的重要参数，因此其将是GIS状态监测重要对象之一。气体色谱分析法是采用气体色谱分析仪分析SF6在内部放电作用下的分解物成份（特别是SO2F2、SOF2含量）来判断局部放电情况。此方法对判断GIS是否发生内部故障是最直接有效的。
2.3SF6气体的监测
SF6气体的监测，指的是SF6气体压力的监视，一般通过压力表或密度继电器来监视SF6气体的压力和密度，当其压力低于告警值时即发出压力低信号，实时监测SF6气体的压力情况。对压力值到达报警值时我们就要立即安排补气并做好记录加强跟踪，之后要结合每次补气的周期来计算设备的年泄漏率，用以判断设备的密封性是否良好。
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2.4红外测温监测
应用红外热像技术对GIS一次导线过流接触面进行检测，能够有效的对其导电接触面接触状态实施最直接和有效的监测。今年的迎峰度夏工作中我们采用了红外成像技术对所有GIS进行了检测，从检查结果来看，GIS导电接触面的运行状况良好。
通过以上从产品把关、人员培训、出厂验收、现场验收和状态监测五个方面入手，我们就能从源头抓起，贯穿于GIS从制造到安装的全过程，严把验收质量关。设备投入运行后定期进行巡检、维护和预防性试验，发现问题要尽快安排处理，防止问题扩大化，过后还要加强对修复设备的跟踪，确保其正常运行。
3.GIS设备运行期间的故障诊断
GIS设备在运行期间主要的故障类型为局部放电，是指GIS设备在绝缘在强电场的作用下发生局部范围内的放电现象。较大的局部放电会造成设备绝缘强度的下降，从而造成设备的损坏。局部放电根据放电原因的不同可以划分为：尖端放电，悬浮放电和颗粒放电。
（1）尖端放电：GIS的尖端放电是因为在GIS制造、安装和施工的过程中在高压导体上存在着尖状的突出物或者毛刺等缺陷，这些缺陷在强电场的条件下产生高电场，发生尖板电晕放电。尤其是在雷电条件下，或者操作不当，容易产生贯穿性击穿。此外，尖端放电还容易产生局部放电。
（2）悬浮放电：GIS尤其设备的老化、机械振动或者不当操作，造成屏蔽体与高压导体之间接触不良，造成悬浮电极的产生。悬浮电极在GIS内部会释放出电子，造成了表面正电荷的不断积累，导致了电场平衡的破坏，最终导致了局部放电。
（3）颗粒放电：GIS内部的SF6气体非常容易吸附自由电子，产生负离子，削弱了气体中碰撞电离的过程，影响了电场中有效电离系数。如果GIS中出现金属颗粒电离，就会造成电场的分布不均，金属微粒如果处理导电部分的周围范围内，就容易发生局部放电现象。
3.1超高频检测
针对GIS的局部放电现象，电量会以电磁波的形式向外传播，根据电磁的传播特性，在GIS设备内部安装超高频传感器，采集局部放电产生的电磁波来获取局部放电信息，判断放电的强弱。
根据超高频检测原理，不同的故障类型表现出来的故障特征不同：（1）尖端放电是因为零件或材质存在着突出物，放电只是存在于局部区域内，相对比较稳定，表现出来的放电时间间隔基本相同，幅值大小基本一致，放电的频率较高。（2）悬浮放电是因为存在着电极的悬浮，表现出来的检测现象为局部放电脉冲幅值稳定，放电之间的时间间隔一致。（3）颗粒放电是金属颗粒之间或者金属颗粒与金属部件之间的局部放电，颗粒放电是幅值大小不一，具有较大的杂乱性，没有特定的规律可寻，具有很强的随机性。
3.2超声波检测
GIS放电时产生的能量会产生分子的激烈运动，形成气泡，SF6气体的温度剧烈升高产生的能量会以应力波的形式传播出去。超声波检测就是利用了应力波的传播特性，将超声波传感器在耦合剂的作用下紧贴在外壳表面，接收局部放电产生的应力波，通过压电装换芯片将应力波转换为电信号，信号采集装置采集到电信号进行处理和分析，就能够对局部放电进行检测。
根据超声波检测的检测原理不同，不同的故障类型表现的故障特征不同：（1）尖端放电产生的超波检测特征的幅值谱比较杂乱，参差不齐，放电脉冲主要表现在负半周期。（2）悬浮放电特征放电间隔和放电幅值都比较稳定，放电过程比较均匀，并且呈现出一定的连续性。（3）颗粒放电超声波检测的幅值不稳定，规律性较差。
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]陈晓亮.刍议GIS组合电器设备检修运行中的问题及对策[J].中国设备工程.2019（01）.
[2]傅恒.GIS组合电器设备检修运行中的问题及对策分析[J].电力系统装备.2019（02）.
[3]刘金品.GIS组合电器设备检修运行中的问题及对策分析[J].黑龙江科技信息.2017（06）.
论文作者:姚宜州
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/12
标签：组合论文; 局部论文; 设备论文; 电器论文; 气体论文; 尖端放电论文; 状态论文; 《基层建设》2019年第25期论文;