论文部分内容阅读
摘要：GIS 组合电器设备是由接地开关、电流互感器、避雷器断路器、电缆终端等多种电器元件组成的，绝缘介质主要为 SF6气体。在实际检修运行中，随着设备运行年限的增长发生故障的频次也逐年增高，设备修复时间长且费用高，甚至能危及整个电网系统。 因此，关于此类设备在检修运行中问题及对策的分析有着深远的意义。
关键词：GIS;组合电器;检修运行;分析
1.GIS 组合电器设备的优缺点及相关应对措施
随着科学技术的迅猛发展，SF6气体绝缘的高压电器设备在电力系统中的应用得到日益普及。性能优良、技术先进的高压电器设备的 GIS 组合电器是 SF6气体绝缘的金属封闭式开关设备，Gas Insulated Switchgear 简称 GIS，又称气体绝缘组合电器设备，出现在 20 世纪 60 年代。先进的高压配电装置，具有体积比较小、安装工期短、设备检修周期较长，使用寿命较长，技术性能较优良等主要优点，不受污染、盐雾、潮湿等环境的影响。目前，变电站的 220kV、110kV 设备采用 GIS 设备。GIS 占地面积较小，220kV、110kV GIS 相关设备的占地面积为其它的常规设备的32%;具有灭弧性能强，不燃烧、防火性能好，安全可靠等特点。该设备维护简单，检修周期长，适合无人值班变电站且安装工期短，现场安装工作量比常规设备减少了约 80%。GIS 设备较常规设备而言具有很多优越性，但由于 SF6气体的物理、化学性质极不稳定，因此它的绝缘性能会受到水分、杂质、电极等的影响，进而产生诸多问题。那么，检修和运维人员如何保证 GIS 的安全、高效、稳定的运行，至今仍是一个值得探究的话题。
近些年来，国外一些 GIS 设备制造公司为达到 GIS 组合电器设备在可靠性高、稳定性强、质量性能等方面的要求，进行不断改进，总结吸收借鉴了世界各国 5000 多个 SF6生产及运行经验的基础上，开发研制了新型产品。该产品在整体智能化管理等方面得到巨大提高。GIS 设备正朝着模块化、小型化、组合化、智能化不断发展，包括法国、日本等国家的公司也都相继开发了新一代的产品。
2. GIS 运行过程中的问题及应对措施
在 GIS 运行过程中，出现问题是不可避免的，如果 GIS 气室的 SF6 气体压力降低，会带来一系列不利影响，主要包括绝缘强度、灭弧能力等方面，很难达到预期效果，对于设备正常运行会产生不利影响，很有可能会引发故障。GIS 气室压力下降主要是由 SF6气体泄露造成的，为了避免这种情况的出现，每天要不定时巡视检查并且记录信息，这对电压等级、气室SF6 气体的既定压力值进行对比至关重要。如果发现气室压力值出現不断降低情况，这时候就需要对气压进行全方位监测，了解气体是否存在泄漏，发现问题要及时告诉检修人员，通过检查、补气、堵漏的方式来解决，从而保证设备稳定运行。要坚持具体问题具体分析原则，这样会更佳具有针对性，大大提高问题解决效率和质量。
3. GIS 设备的运行维护
3.1 GIS 运行维护技术的基本要求
（1） GIS 室内 SF6 气体的含量应小于 1000μL/L 或氧气含量应大于 18%;所应配备的设备有：氧量仪、泄漏报警和通风排气装置。检修人员应佩戴防毒面具、防护服、塑料手套等防护用具。此外，GIS 室应配备专用的消防设施，如 CO 灭火器、干粉灭火器等。（2） 正常情况下，GIS 外壳及金属构架等运行、维护人员易触及的部位，其感应电压不应超过人体所能承受的 36V。（3）运行人员易接近的外壳温升应小于等于 3OK;运行人员易接近，但在正常操作时不需要接触的外壳温升小于等于 40K;运行人员不接触的外壳，温升可达到 65K。（4） 运行、维护人员经常出入的场所，应注意通风。通风频率为每班至少 1 次，1 次 15 分钟;不经常出入的场所，应在相关人员进入前通风 15 分钟。
3.2设备维护有效措施
SF6 分解物具有很强的毒性，一旦出现泄漏就会危害人体健康，甚至对生命安全造成威胁。为了防止这种情况发生，应该在装有 GIS 设备的配电室配置强力通风装置，风口要设置合理位置上，不能对居民正常生活产生影响，要根据实际情况全面考虑。为了降低分解物的毒性，人员采样气体和处理的时候，应该佩戴专业防毒面具，做好自身安全防护措施。为了更好监视 GIS 的运行状态，要选择更加先进的监测数据设备，可以在第一时间内发现问题，避免造成严重经济损失。要找到问题出现的原因，对其进行深入分析，这样会更加具有针对性，能够达到事半功倍的效果。只有做好预防措施，才能将隐患消灭在源头上，始终保证设备的正常运行。
一旦发生 SF6 气体大量泄漏的情况，为了保障人员安全要组织撤离，并且开启所有排风装置。检修人员必须佩戴防毒面具才能进入，同时要发挥出自然风力的作用，对于排毒会起到一定帮助，对 SF6 气体进行检测，保证含氧量在合理范围之内，才能继续进行工作。发现设备防爆膜破裂的问题，要立即关掉电源，采取有效手段来解决问题。当 GIS 设备正常运行的时候，人员不能随意靠近，要保持在安全距离范围之内。手动操作隔离开关或者接地开关，人员要做好安全防护措施，防止发生意外事故对身体造成伤害。SF6 备用气瓶储存条件为阴凉、通风良好的库房中，要远离易燃易爆物品，处理相对安全环境之中。SF6 气体的相关厂家名称、装灌日期、批号以及质量检验单必须要标识清楚，按照相关规定进行复核、检验，保证正常使用。 3.3 GIS 设备的巡视检查
巡视检查除了包含对 GIS 电器设备的外观检查外，更重要的是检查其设备是否存在异常情况。如若发现异常应及时按规定上报并妥善处理。检查的注意事项如下：（1）断路器、隔离开关、接地开关、接地开关的指示位置是否正确，是否符合当时的实际情况。（2） 指示灯、信号灯、控制开关的位置是否正常。（3） 各种压力表及油位计的指针是否在正常的位置。（4）接地端是否接地。外壳漆膜是否有烧焦或起皮现象。（5）室内的照明、通风及防火系统是否完好。
4. GIS 设备检测及维护
国内的 GIS 电器组合设备到目前为止已经历了将近 20 年的时间，正处于故障高发期，各类 GIS 故障还时有发生。因此，加强 GIS 的带电检测与跟踪检测是非常有必要的。因为 GIS 对绝缘性能有很高的要求，且发生故障时会引起一系列的事故，所以应当注意避免在设备生产、运输和安装过程当中的一系列不当操作造成的绝缘问题。研究人员发现，局部放电是该设备产生绝缘方面问题的重要表现形式。为了及时、精确地发现该设备内部的存在问题，超声波和超高频的联合检测法被应用于 GIS 组合电器设备的检测运行中，且二者的相关技术日趋成熟。
4.1超声波局部放电法
超声波检测法是在设备发生局部放电时，利用其发出的超高频电磁波信号，產生压力波，再形成超声波脉冲。该超声波的波长比较长，且方向性强，能量集中。超声波局部放电检测就是在超声波传感器收到信号时，诊断是否产生了局部放电现象。超声波检测的设备简单、技术相对成熟，且能进行带电测量。且超声波信号对电池的抗干扰能力较强，因此对设备缺陷的定位能达到非常精确的程度。不仅为检修提供了方便，更节约了成本。
4.2超高频局部放电法
GIS 内部的局部放电会产生超高频电磁波信号。超高频波检测是GIS 内的超高频传感器测量产生的超高电磁波信号，传输、放大后传给计算机和谱仪，进而研究分析得到不同绝缘缺陷的特征频谱。超高频波检测的设备简单、技术相对成熟且可以在不受其它设备的影响下，不改变运行方式，进行带电测量，最终实现连续在线监测。该检测方法能进行大范围测量且能实现快速的初定位。
5.结语
综上所述，研究 GIS 组合电器设备检修运行中的问题及对策具有重要意义，可以有效指导现实工作。要积极利用先进科学技术，解决过程中遇到的难题，不断提高设备运行效率和质量。
参考文献
[1]李莉苹.气体组合电器绝缘状态评估与故障诊断技术研究[D].重庆大学，2015.
[2]刘文生.论述变电站 GIS 组合电器设备异常情况及处理对策[J]科技与企，2016（1）：227～228.
[3]王涛. 浅谈发电厂 GIS（组合电器）日常检查及重点检查项目[J].水能经2015（6）：36.
关键词：GIS;组合电器;检修运行;分析
1.GIS 组合电器设备的优缺点及相关应对措施
随着科学技术的迅猛发展，SF6气体绝缘的高压电器设备在电力系统中的应用得到日益普及。性能优良、技术先进的高压电器设备的 GIS 组合电器是 SF6气体绝缘的金属封闭式开关设备，Gas Insulated Switchgear 简称 GIS，又称气体绝缘组合电器设备，出现在 20 世纪 60 年代。先进的高压配电装置，具有体积比较小、安装工期短、设备检修周期较长，使用寿命较长，技术性能较优良等主要优点，不受污染、盐雾、潮湿等环境的影响。目前，变电站的 220kV、110kV 设备采用 GIS 设备。GIS 占地面积较小，220kV、110kV GIS 相关设备的占地面积为其它的常规设备的32%;具有灭弧性能强，不燃烧、防火性能好，安全可靠等特点。该设备维护简单，检修周期长，适合无人值班变电站且安装工期短，现场安装工作量比常规设备减少了约 80%。GIS 设备较常规设备而言具有很多优越性，但由于 SF6气体的物理、化学性质极不稳定，因此它的绝缘性能会受到水分、杂质、电极等的影响，进而产生诸多问题。那么，检修和运维人员如何保证 GIS 的安全、高效、稳定的运行，至今仍是一个值得探究的话题。
近些年来，国外一些 GIS 设备制造公司为达到 GIS 组合电器设备在可靠性高、稳定性强、质量性能等方面的要求，进行不断改进，总结吸收借鉴了世界各国 5000 多个 SF6生产及运行经验的基础上，开发研制了新型产品。该产品在整体智能化管理等方面得到巨大提高。GIS 设备正朝着模块化、小型化、组合化、智能化不断发展，包括法国、日本等国家的公司也都相继开发了新一代的产品。
2. GIS 运行过程中的问题及应对措施
在 GIS 运行过程中，出现问题是不可避免的，如果 GIS 气室的 SF6 气体压力降低，会带来一系列不利影响，主要包括绝缘强度、灭弧能力等方面，很难达到预期效果，对于设备正常运行会产生不利影响，很有可能会引发故障。GIS 气室压力下降主要是由 SF6气体泄露造成的，为了避免这种情况的出现，每天要不定时巡视检查并且记录信息，这对电压等级、气室SF6 气体的既定压力值进行对比至关重要。如果发现气室压力值出現不断降低情况，这时候就需要对气压进行全方位监测，了解气体是否存在泄漏，发现问题要及时告诉检修人员，通过检查、补气、堵漏的方式来解决，从而保证设备稳定运行。要坚持具体问题具体分析原则，这样会更佳具有针对性，大大提高问题解决效率和质量。
3. GIS 设备的运行维护
3.1 GIS 运行维护技术的基本要求
（1） GIS 室内 SF6 气体的含量应小于 1000μL/L 或氧气含量应大于 18%;所应配备的设备有：氧量仪、泄漏报警和通风排气装置。检修人员应佩戴防毒面具、防护服、塑料手套等防护用具。此外，GIS 室应配备专用的消防设施，如 CO 灭火器、干粉灭火器等。（2） 正常情况下，GIS 外壳及金属构架等运行、维护人员易触及的部位，其感应电压不应超过人体所能承受的 36V。（3）运行人员易接近的外壳温升应小于等于 3OK;运行人员易接近，但在正常操作时不需要接触的外壳温升小于等于 40K;运行人员不接触的外壳，温升可达到 65K。（4） 运行、维护人员经常出入的场所，应注意通风。通风频率为每班至少 1 次，1 次 15 分钟;不经常出入的场所，应在相关人员进入前通风 15 分钟。
3.2设备维护有效措施
SF6 分解物具有很强的毒性，一旦出现泄漏就会危害人体健康，甚至对生命安全造成威胁。为了防止这种情况发生，应该在装有 GIS 设备的配电室配置强力通风装置，风口要设置合理位置上，不能对居民正常生活产生影响，要根据实际情况全面考虑。为了降低分解物的毒性，人员采样气体和处理的时候，应该佩戴专业防毒面具，做好自身安全防护措施。为了更好监视 GIS 的运行状态，要选择更加先进的监测数据设备，可以在第一时间内发现问题，避免造成严重经济损失。要找到问题出现的原因，对其进行深入分析，这样会更加具有针对性，能够达到事半功倍的效果。只有做好预防措施，才能将隐患消灭在源头上，始终保证设备的正常运行。
一旦发生 SF6 气体大量泄漏的情况，为了保障人员安全要组织撤离，并且开启所有排风装置。检修人员必须佩戴防毒面具才能进入，同时要发挥出自然风力的作用，对于排毒会起到一定帮助，对 SF6 气体进行检测，保证含氧量在合理范围之内，才能继续进行工作。发现设备防爆膜破裂的问题，要立即关掉电源，采取有效手段来解决问题。当 GIS 设备正常运行的时候，人员不能随意靠近，要保持在安全距离范围之内。手动操作隔离开关或者接地开关，人员要做好安全防护措施，防止发生意外事故对身体造成伤害。SF6 备用气瓶储存条件为阴凉、通风良好的库房中，要远离易燃易爆物品，处理相对安全环境之中。SF6 气体的相关厂家名称、装灌日期、批号以及质量检验单必须要标识清楚，按照相关规定进行复核、检验，保证正常使用。 3.3 GIS 设备的巡视检查
巡视检查除了包含对 GIS 电器设备的外观检查外，更重要的是检查其设备是否存在异常情况。如若发现异常应及时按规定上报并妥善处理。检查的注意事项如下：（1）断路器、隔离开关、接地开关、接地开关的指示位置是否正确，是否符合当时的实际情况。（2） 指示灯、信号灯、控制开关的位置是否正常。（3） 各种压力表及油位计的指针是否在正常的位置。（4）接地端是否接地。外壳漆膜是否有烧焦或起皮现象。（5）室内的照明、通风及防火系统是否完好。
4. GIS 设备检测及维护
国内的 GIS 电器组合设备到目前为止已经历了将近 20 年的时间，正处于故障高发期，各类 GIS 故障还时有发生。因此，加强 GIS 的带电检测与跟踪检测是非常有必要的。因为 GIS 对绝缘性能有很高的要求，且发生故障时会引起一系列的事故，所以应当注意避免在设备生产、运输和安装过程当中的一系列不当操作造成的绝缘问题。研究人员发现，局部放电是该设备产生绝缘方面问题的重要表现形式。为了及时、精确地发现该设备内部的存在问题，超声波和超高频的联合检测法被应用于 GIS 组合电器设备的检测运行中，且二者的相关技术日趋成熟。
4.1超声波局部放电法
超声波检测法是在设备发生局部放电时，利用其发出的超高频电磁波信号，產生压力波，再形成超声波脉冲。该超声波的波长比较长，且方向性强，能量集中。超声波局部放电检测就是在超声波传感器收到信号时，诊断是否产生了局部放电现象。超声波检测的设备简单、技术相对成熟，且能进行带电测量。且超声波信号对电池的抗干扰能力较强，因此对设备缺陷的定位能达到非常精确的程度。不仅为检修提供了方便，更节约了成本。
4.2超高频局部放电法
GIS 内部的局部放电会产生超高频电磁波信号。超高频波检测是GIS 内的超高频传感器测量产生的超高电磁波信号，传输、放大后传给计算机和谱仪，进而研究分析得到不同绝缘缺陷的特征频谱。超高频波检测的设备简单、技术相对成熟且可以在不受其它设备的影响下，不改变运行方式，进行带电测量，最终实现连续在线监测。该检测方法能进行大范围测量且能实现快速的初定位。
5.结语
综上所述，研究 GIS 组合电器设备检修运行中的问题及对策具有重要意义，可以有效指导现实工作。要积极利用先进科学技术，解决过程中遇到的难题，不断提高设备运行效率和质量。
参考文献
[1]李莉苹.气体组合电器绝缘状态评估与故障诊断技术研究[D].重庆大学，2015.
[2]刘文生.论述变电站 GIS 组合电器设备异常情况及处理对策[J]科技与企，2016（1）：227～228.
[3]王涛. 浅谈发电厂 GIS（组合电器）日常检查及重点检查项目[J].水能经2015（6）：36.