摘要：我国近几年来对于智能电网的发展提出了非常明确的目标和规划，对于包含发电、输电、变电、配电、用电、调度多个环节进行的优化的智能变电站改革，对其进行总体规划和设计，足以承担电网输配电任务的气体绝缘金属封闭开关设备及其部件的智能化是重要的努力方向，由于其组成元件较多，对于某些智能化所应具备的基本功能进行研究和设计，具有非常广泛的实践意义。气体绝缘金属封闭开关简称GIS，其主母线的设计，主要结构和状态的在线监测方面都可以进行技术改造和研究，可以简化连接，并且进行动态的状态监测，本文希望可以具体的研究GIS母线主要结构，在线监测系统要求及其具体设计思路。
关键词：GIS；智能化；母线；设计；实现
前言：
随着互联网技术的不断发展，在全球范围内掀起了关于智能电网的评论热潮，发达国家都希望能够在一定范围内使用GIS，明确建设坚强智能电网的方针，有关政府部门，建立了科学的时间表，希望能够推进智能电网的改造和GIS变电站复杂的设备维护和改造进程。GIS占地面积非常小，不受到环境的影响，而且在维护和运行方面具有可靠性和维修的便捷性，检修周期比较长，这些优点使得其投入和使用越来越为世界各国所喜爱，尤其是在中国，作为承载电流的主要元件，根据承载电流的不同，分为分支母线和主线，承载电场整个进线或者出线回路的电流，被我国供电和用电体系所大量使用。
1.GIS母线智能化在中国设计的现状
智能化GIS路线是在原有母线基础之上，采用先进的传感器，比如说温度传感器、电子传感器，利用电子设备将一次性的高压部分和在线检测技术部分整合为一个全新的整体，这种全新的整体，除了具有基本的承载的功能之外，还具有在线监测功能，具有数字化的接口，可以实现数字化状态的信息介入，使得母线控制和保护的过程更加智能化和实时化。通过对于GIS对于母线结构的优化，对于故障间隔进行检修时，尽量不影响其他的间隔，最大程度的减少检修工作量，是对于这样GIS目前设计的重要内容，为了能使其达到优化设计的目的，要注意独立式和嵌入式设计两种不同的特点，独立属性的优点是我国目前所使用的最常用的，母线单元和下单元分开的依据，由于其发生故障时，一般不影响其他单元正常功能不受限，因此比较常用。但是其缺点是增加了格式的数量和罐体的用量，产品的体积比较大。而另外一方面，如果使用嵌入式的母线保护母线和间隔开关接地开关等集成，这些集成的设备最终能够达到的优点是使产品的结构更加紧凑，格式的数量更少，产品占地面积更少，但是出现故障是由于功能单元之间相互影响，因此对于某些结构形式的维修工作可能成为一个难题。
2.气体绝缘金属封闭设计的原理和要求
2.1气体绝缘金属封闭设计的结构
气体绝缘金属封闭开关设备简称GIS，它将断路器、隔离开关、接地开关、母线互感器、避震等主要的元件放到一个密封的金属容器内，充盈绝缘气体，因此，体积小，占地面积也小，很难受到外界环境的影响，由于其运行非常安全可靠，维护起来也比较简单，更重要的是检修维护的周期比较长，用户非常欢迎，发展也很迅速，目前在中国各类变电站都非常愿意使用GIS元器件。
2.2气体绝缘金属封闭设计的构成
气体绝缘金属封闭设计的组成包括断路器、隔离开关、接地开关、故障开关，蒙线部分、电流互感器、电压互感器、避雷针、就地控制柜、终端元件、电缆终端等。智能化无线的设计和实现，需要间隔和元件及系统之间的连接，也就是说，通过几组间隔连接元件及系统，最终达到科学化、智能化母线保护的设计实践目的。GIS的构成还包括总装部分内导系统，连接机构接地系统、SF6系统，压缩空气系统，电气控制系统，电线管系统，c盘系统，底架支架系统平台系统等。另外还有一些运输品实验品，备品备件，专业工具等，与之相配合，这一系列过程，还应该在特殊情况下，根据用户所选择的辅助设备，构成一个完整的文献保障体系，这些辅助设备一般包括，充放电装置，SF6检漏仪、SF6水分仪，其他装置设备等。
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2.3气体绝缘金属封闭设计的分类
气体绝缘金属封闭设计，按照实际的第二指数可以分为多种类型，其范围从72.51 KV GIS直到550KV GIS，按照结构分类，一般来说可以分为全三相共箱型GIS、主母线，三相共箱型GIS，其余分箱型GIS等。
结合这种分类，可以了解到压缩空气系统是为了气体绝缘金属封闭设计的断路器、隔离和接地开关操作提供气体元素的装置，这种气体元素可以选用双回路容器，以便于确保正常供气和检修的需要，而另外一方面压缩空气集中供汽系统，也可以选用有两台压缩机，两个主机关控制屏和电器柜所共同组成的整套全方面的系统。在控制系统电气控制和智能化控制的辅助之下选择元件的工作状态，电力系统运行状态和变电站的运行方式可以实现GIS智能化的就地远方操作，在与主控制屏实现连接之后，可以实现自动跳闸后重合闸控制部分，无论是哪一种分类都可以实现，对于气体绝缘金属封闭设计的封锁和元件之间的联锁功能。
3.对于GIS智能化母线的优化设计方案
3.1气体绝缘金属封闭设计智能化母线优化设计方案
GIS母线结构的优化，可以对于故障间隔进行检修，在检修时不会挪动，其他的间隔可以很大程度上减少检修的工作量，提升检修的效率。目前，气体绝缘金属封闭设计，其主母线一般来说有两种形式，上文中已经提出一种是独立显示，一种是嵌入形式，独立形式的优点和嵌入形式的优点，各有补充功能单元之间相互影响，事实上，无论对于哪一种结构形式的母亲而言，优化的思路应该是通用的。优化的目的是为了能够尽可能的缩小产品的体积，使母线合隔离开关以及开关的集成关系，更加清晰明了。假设间隔与主母线两个部分出现故障，那么不能够直接的隔离，这时候间隔受限于主母线槽体和盆式绝缘子之间所存在着的封闭，找出其各个部件配合的关系，因此，导体和盆式绝缘子之间的电源连接时，要采用插入式连接的方法，导体同样只能沿轴向拆卸，千万不能采用径向拆卸的方法，在检修间格式，应该尽量的先拆卸间隔和主母线之间的部分。
3.2智能化无线设计所需要满足的条件和原则要求
主母线罐体必须要能够被压缩，压缩的距离足够避让盆式绝缘子的凸台，中间导体能够在罐体内进行拆卸，这是为了保证检修人员的安全，也能够极大程度上的降低检修的工作量，基于这些原则和需求，对于中线结构进行优化设计之后，就可以看出整个优化结构非常简洁。也可以考虑增加金属波纹膨胀节，这样可以实现主母线罐体伸缩非常快捷，通过波纹膨胀节的小葫芦形变，就可以吸收安装误差所引起的位置偏差，对于由温度所引起的变化，产生热胀冷缩，就可以进行为你补偿，波纹膨胀节的额定中向和径向位移量比较小，通常来说只有几毫米，但是如果能够在短时间之内进行较大的压缩量，就可以用冲击压缩量来对其界定。将无线罐体分成两截，通过两截罐体在径向通过密封圈进行紧密配合，在径向上通过枝杆相互固定，调节之后使两节罐体在进项上相互滑动，就可以改变关系的整体长度，伸缩节的优点也可以是伸缩量不再持续扩大，塑性变形几乎不存在。
结束语：
综上所述，GIS的全部元件都被密封在一个金属壳中，只要能够防止内部故障的发生，就可以随时的掌握设备的运行情况，在设备中发现及故障隐患，并且排除，采用有效的检测手段来保证整个智能化无线的设计和实现能够更加有效，采用多种多样的监测方法，是未来发展的一个新方向。结合电压互感器的运用和近几年来所出现的一些新手段，都可以用来检测质量，随着日后发展，在实践中就可以在进行光学镜架光学元件应用时，借此将智能化无线的设计发挥到极致。
参考文献：
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[3]米雄刚. GIS智能化母线的设计及实现[D].华东理工大学,2014.
论文作者:杨波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：母线论文; 气体论文; 金属论文; 间隔论文; 元件论文; 系统论文; 结构论文; 《电力设备》2017年第30期论文;