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摘要：变电站一次设备检修、预试是电力企业设备运行维护的重点工作之一，设备检修期间，人员众多，工作繁忙，检修现场的安全极其重要。保障检修现场安全的措施有很多，安全围栏是其中最重要的一项，安全围栏是将现场检修设备与运行设备隔离的有效手段，既可以清晰的为检修作业人员指出需要检修的设备，又能防止工作人员误入带电间隔。目前的安全围栏针对敞开式设备效果不错，但对于GIS全密封组合电器设备却不然。因为GIS将母线、开关、刀闸、地刀、避雷器和CT等全部密封在里面，因此要从外面装设围栏或警示带来区分带电部位和停电范围非常困难，这样便影响了安全围栏作为现场工作重要安全保障的可靠性。在变电站发生的事故中，由于现场安全措施布置不当而引起的占了很大一部分，因此开展GIS全密封组合电器安全围栏布置改进研究，对现场检修工作的安全开展意义重大。
关键词：GIS密封组合电器；安全围栏；改进
一、GIS全密封组合电器特性
（一）GIS全密封组合电器的简介
SF6封闭式组合电器（简称GIS）是应用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的新型金属封闭式开关设备，其组成元件包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆终端等一次电气设备和相应的二次控制测量和监视装置。GIS由于将断路器、隔离开关、接地开关母线、互感器、避雷器等主要元件均装入密封的金属容器，内充以绝缘气体，故具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。220KV的GIS间隔的总体组成详见图1，其中各序号名称为：1、断路器；2、断路器操作箱；3、隔离开关与接地开关操作机构；4、隔离开关与接地开关；5、金属外壳；6、导电杆；7、电流互感器；8、外壳短路线；9、外壳连接法兰；10、气隔分割处，盘式绝缘子；11—绝缘垫。
图1GIS间隔的总体组成
（二）GIS全密封组合电器与传统敞开式设备的区别
首先，GIS占地面积小、体积小，元件全部密封不受环境干扰。传统敞开式设备都是在地面上一字排开，通过软导线进行连接，GIS设备则是在一定空间内将所有的设备折叠装设，充分利用空间，将设备的装设地点向上延伸，所以一个地点内上下会存在不同的设备在运行。
其次，GIS安装方便，周期短，检修工作量小，时间短。共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。而传统的敞开式设备体积较庞大，设备量多，运输安装起来较费时间，检修工作量较大，周期较长。
再者，GIS设备由于将带电部分全部封装在内部，因而进行外部巡检和检修等工作都不存在人员触电的风险，安全系数较高，而敞开式设备则不具备这样的优点。另外，损耗少、噪音低，GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。
二、GIS全密封组合电器围栏布置改进研究
（一）目前GIS全密封组合电器围栏布置情况分析
基于GIS全密封组合电器的特殊性，目前对GIS设备进行检修时，安全围栏都是围着检修的GIS设备间隔四周进行装设，例如进行GIS本体清污工作时，沿GIS设备间隔四周设置安全围栏，并向内悬挂“止步，高压危险”标示牌。然而这种围栏布置方案却存在一些问题，主要表现在以下两个方面：
第一，对需要打开GIS金属容器的检修工作，适用性较差。由于GIS将断路器、隔离开关、接地开关母线、互感器、避雷器等主要元件均装入密封的金属容器，此时的检修工作若不需要打开金属容器，则无论设备停电与否都不会对人身和设备造成危险，因而这种情况下所设置的安全围栏能够满足工作的要求。但是，如果检修工作需要打开金属容器，那么内部结构便呈现出来，此时若安全围栏仍然沿GIS设备间隔四周设置，就有可能把带电部分也围进去，从而产生检修人员误碰带电设备的风险。例如：220kV线路和220kV #2母线停电，需要打开#2母线侧刀闸气室进行刀闸检修，如果按照常用的围栏布置方法将整个GIS間隔全部围进去，则会将带电的220kV #1母线气室以及部分带电的#1母线侧刀闸气室围进去，此时假如检修人员误打开#1母线侧刀闸气室，就会导致人员受伤以及220kV #1母线跳闸。
第二，无法从空间上区分垂直方向的设备。敞开式设备都是在地面上一字排开，通过软导线进行连接，而传统的围栏布置主要是从水平方向把需要检修的设备与运行设备隔开，因此使用这种围栏布置方法可以取得不错的效果。而GIS设备则是在一定空间内将所有的设备折叠装设，充分利用空间，将设备的装设地点向上延伸，所以一个地点内上下会存在不同的设备在运行，而传统的围栏布置方法只能区分水平方向的设备，无法从垂直方向进行区分，因而安全隔离性能受到影响。如图3所示，若进行线路刀闸检修时，由于目前的围栏杆长度固定且较短，只能围住高度较低的母线侧刀闸，因而不能有效地指出真正需要检修的设备。
三、GIS全密封组合电器围栏布置改进方法分析
（一）GIS设备检修时停电范围及气室带电分布情况分析
围栏布置要准确地将检修设备与其他设备隔离，并有效指示外部的带电区域，首先必须清楚设备检修时的停电范围以及各气室的带电分布情况。
1、GIS设备需要拆开检修时，停电范围需要满足三个条件：第一，检修设备各来电侧有明显断开点；第二，与检修设备气室连通的设备必须停电，否则将会造成SF6压力不足而绝缘降低，导致设备跳闸；第三，检修设备各来电侧接地。下面以220kV花林乙线间隔21752刀闸拆开检修为例：21752刀闸来电侧共有两处，分别为220kV #2母线以及22kV花林乙线线路，因此需断开220kV #2母线上所有刀闸以及220kV花林乙线线路21754刀闸，使21752刀闸两侧均有明显断开点；与21752刀闸气室连通的气室只有2175B0（图2蓝色标记所示），不带电；最后需将所要检修的21752刀闸两侧接地，即合上220kV #2母线地刀222甲00以及220kV花林乙线开关母线侧地刀2175B0，这样便满足21752刀闸拆开检修的停电要求。总的来说就是将220kV #2母线及22kV花林乙线2175开关转为检修状态，主接线具体详见图2。
（二）关于围栏设计的改进研究
目前站内的围栏杆由于高度固定，无法将较高的设备围起来，因此只局限于水平方向，难以满足GIS设备安措布置的要求，本项目的围栏必须克服这一缺点。改进的围栏杆为三段伸缩式，最大伸高高度为3.3米，满足GIS设备高度（3.2米）要求。围栏杆有两个伸缩警示带，为纵向布置，并可以沿杆子上下滑动调节，以便于将不同高度的设备围进去。然而，由于GIS设备为全密封结构，对间隔内带电部分的判断比较困难，因此本项目设计了一种区分带电与不带电边界的标识，以指明间隔内的带电部位。
（三）围栏布置的改进方法
下图为以线路间隔改进方法为例，图3为改进后线路间隔侧刀闸检修围栏布置。
结束语：
在变电站发生的事故中，由现场安全措施布置不当而引起的占了很大一部分，随着GIS全密封组合电器设备的出现和普及，过去主要针对敞开式设备的安全围栏布置方法已很难适应现场的要求。目前国内对于变电站设备检修安全围栏布置的研究主要是针对敞开式设备，对GIS全密封组合电器研究很少，因此制定出一套有效的针对GIS设备的安全围栏布置方法，具有重要的意义。项目从目前GIS设备安措布置中存在的问题出发，分析造成这种问题的原因并研究出一套适合现场的GIS围栏布置方法，经过评估，达到了预期的目标。
参考文献：
[1]杨仕友.变电站中的GIS电器设备[J].中国高新技术企业，2007，（8）
[2]薛峰，潘琪，潘晓明等.一起220kV GIS设备内部故障引起的保护动作分析[J].江苏电机工程，2011，30（4）
[3]王晓爽.奥林110kV全户内GIS变电站设计研究[D].哈尔滨工程大学，2007
[4]杨仕友.变电站中的GIS电器设备故障预测[J].硅谷，2008，（7）
关键词：GIS密封组合电器；安全围栏；改进
一、GIS全密封组合电器特性
（一）GIS全密封组合电器的简介
SF6封闭式组合电器（简称GIS）是应用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的新型金属封闭式开关设备，其组成元件包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆终端等一次电气设备和相应的二次控制测量和监视装置。GIS由于将断路器、隔离开关、接地开关母线、互感器、避雷器等主要元件均装入密封的金属容器，内充以绝缘气体，故具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。220KV的GIS间隔的总体组成详见图1，其中各序号名称为：1、断路器；2、断路器操作箱；3、隔离开关与接地开关操作机构；4、隔离开关与接地开关；5、金属外壳；6、导电杆；7、电流互感器；8、外壳短路线；9、外壳连接法兰；10、气隔分割处，盘式绝缘子；11—绝缘垫。
图1GIS间隔的总体组成
（二）GIS全密封组合电器与传统敞开式设备的区别
首先，GIS占地面积小、体积小，元件全部密封不受环境干扰。传统敞开式设备都是在地面上一字排开，通过软导线进行连接，GIS设备则是在一定空间内将所有的设备折叠装设，充分利用空间，将设备的装设地点向上延伸，所以一个地点内上下会存在不同的设备在运行。
其次，GIS安装方便，周期短，检修工作量小，时间短。共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。而传统的敞开式设备体积较庞大，设备量多，运输安装起来较费时间，检修工作量较大，周期较长。
再者，GIS设备由于将带电部分全部封装在内部，因而进行外部巡检和检修等工作都不存在人员触电的风险，安全系数较高，而敞开式设备则不具备这样的优点。另外，损耗少、噪音低，GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。
二、GIS全密封组合电器围栏布置改进研究
（一）目前GIS全密封组合电器围栏布置情况分析
基于GIS全密封组合电器的特殊性，目前对GIS设备进行检修时，安全围栏都是围着检修的GIS设备间隔四周进行装设，例如进行GIS本体清污工作时，沿GIS设备间隔四周设置安全围栏，并向内悬挂“止步，高压危险”标示牌。然而这种围栏布置方案却存在一些问题，主要表现在以下两个方面：
第一，对需要打开GIS金属容器的检修工作，适用性较差。由于GIS将断路器、隔离开关、接地开关母线、互感器、避雷器等主要元件均装入密封的金属容器，此时的检修工作若不需要打开金属容器，则无论设备停电与否都不会对人身和设备造成危险，因而这种情况下所设置的安全围栏能够满足工作的要求。但是，如果检修工作需要打开金属容器，那么内部结构便呈现出来，此时若安全围栏仍然沿GIS设备间隔四周设置，就有可能把带电部分也围进去，从而产生检修人员误碰带电设备的风险。例如：220kV线路和220kV #2母线停电，需要打开#2母线侧刀闸气室进行刀闸检修，如果按照常用的围栏布置方法将整个GIS間隔全部围进去，则会将带电的220kV #1母线气室以及部分带电的#1母线侧刀闸气室围进去，此时假如检修人员误打开#1母线侧刀闸气室，就会导致人员受伤以及220kV #1母线跳闸。
第二，无法从空间上区分垂直方向的设备。敞开式设备都是在地面上一字排开，通过软导线进行连接，而传统的围栏布置主要是从水平方向把需要检修的设备与运行设备隔开，因此使用这种围栏布置方法可以取得不错的效果。而GIS设备则是在一定空间内将所有的设备折叠装设，充分利用空间，将设备的装设地点向上延伸，所以一个地点内上下会存在不同的设备在运行，而传统的围栏布置方法只能区分水平方向的设备，无法从垂直方向进行区分，因而安全隔离性能受到影响。如图3所示，若进行线路刀闸检修时，由于目前的围栏杆长度固定且较短，只能围住高度较低的母线侧刀闸，因而不能有效地指出真正需要检修的设备。
三、GIS全密封组合电器围栏布置改进方法分析
（一）GIS设备检修时停电范围及气室带电分布情况分析
围栏布置要准确地将检修设备与其他设备隔离，并有效指示外部的带电区域，首先必须清楚设备检修时的停电范围以及各气室的带电分布情况。
1、GIS设备需要拆开检修时，停电范围需要满足三个条件：第一，检修设备各来电侧有明显断开点；第二，与检修设备气室连通的设备必须停电，否则将会造成SF6压力不足而绝缘降低，导致设备跳闸；第三，检修设备各来电侧接地。下面以220kV花林乙线间隔21752刀闸拆开检修为例：21752刀闸来电侧共有两处，分别为220kV #2母线以及22kV花林乙线线路，因此需断开220kV #2母线上所有刀闸以及220kV花林乙线线路21754刀闸，使21752刀闸两侧均有明显断开点；与21752刀闸气室连通的气室只有2175B0（图2蓝色标记所示），不带电；最后需将所要检修的21752刀闸两侧接地，即合上220kV #2母线地刀222甲00以及220kV花林乙线开关母线侧地刀2175B0，这样便满足21752刀闸拆开检修的停电要求。总的来说就是将220kV #2母线及22kV花林乙线2175开关转为检修状态，主接线具体详见图2。
（二）关于围栏设计的改进研究
目前站内的围栏杆由于高度固定，无法将较高的设备围起来，因此只局限于水平方向，难以满足GIS设备安措布置的要求，本项目的围栏必须克服这一缺点。改进的围栏杆为三段伸缩式，最大伸高高度为3.3米，满足GIS设备高度（3.2米）要求。围栏杆有两个伸缩警示带，为纵向布置，并可以沿杆子上下滑动调节，以便于将不同高度的设备围进去。然而，由于GIS设备为全密封结构，对间隔内带电部分的判断比较困难，因此本项目设计了一种区分带电与不带电边界的标识，以指明间隔内的带电部位。
（三）围栏布置的改进方法
下图为以线路间隔改进方法为例，图3为改进后线路间隔侧刀闸检修围栏布置。
结束语：
在变电站发生的事故中，由现场安全措施布置不当而引起的占了很大一部分，随着GIS全密封组合电器设备的出现和普及，过去主要针对敞开式设备的安全围栏布置方法已很难适应现场的要求。目前国内对于变电站设备检修安全围栏布置的研究主要是针对敞开式设备，对GIS全密封组合电器研究很少，因此制定出一套有效的针对GIS设备的安全围栏布置方法，具有重要的意义。项目从目前GIS设备安措布置中存在的问题出发，分析造成这种问题的原因并研究出一套适合现场的GIS围栏布置方法，经过评估，达到了预期的目标。
参考文献：
[1]杨仕友.变电站中的GIS电器设备[J].中国高新技术企业，2007，（8）
[2]薛峰，潘琪，潘晓明等.一起220kV GIS设备内部故障引起的保护动作分析[J].江苏电机工程，2011，30（4）
[3]王晓爽.奥林110kV全户内GIS变电站设计研究[D].哈尔滨工程大学，2007
[4]杨仕友.变电站中的GIS电器设备故障预测[J].硅谷，2008，（7）