GIS在南水北調(diào)解臺(tái)站中的應(yīng)用

孟廣清 閆世強(qiáng)

（1.江蘇省南水北調(diào)解臺(tái)站工程管理項(xiàng)目部，江蘇 徐州 221000；2.徐州市水利局，江蘇 徐州 221000）

1 工程概況

解臺(tái)站是南水北調(diào)東線工程第八級(jí)梯級(jí)提水泵站，工程位于江蘇省徐州市賈汪區(qū)大吳鎮(zhèn)境內(nèi)。主體工程為“閘站合建”布置形式，其中泵站工程設(shè)計(jì)流量125m3/s，安裝5臺(tái)2900ZLQ32-6型立式全調(diào)節(jié)軸流泵（含1臺(tái)備用），配TL2800-40/3250型同步電機(jī)5臺(tái)套，電壓等級(jí)為10kV，單機(jī)設(shè)計(jì)流量31.5m3/s，單機(jī)額定功率2800kW，站裝機(jī)容量共14000kW。工程主要任務(wù)是擴(kuò)大解臺(tái)泵站的輸水規(guī)模，溝通駱馬湖到南四湖的調(diào)水線路，實(shí)現(xiàn)向北調(diào)水的目標(biāo)，同時(shí)也改善該地區(qū)的水資源和京杭大運(yùn)河的航運(yùn)條件。

解臺(tái)泵站配置110kV戶內(nèi)變電所一座，供電電源采用110kV單回路線路供電，形成線路-變壓器組的接線方式。其高壓配電裝置選用山東泰開集團(tuán)生產(chǎn)的 ZF10-126/T型三相分箱式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，布置于副廠房二樓。與傳統(tǒng)敞開式戶外變配電裝置相比，該開關(guān)設(shè)備具有絕緣滅弧性能好、開斷能力強(qiáng)、檢修周期長(zhǎng)、運(yùn)行可靠性高、安裝迅速及無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，因此在南水北調(diào)大型泵站中得到了日益廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合GIS在解臺(tái)站應(yīng)用的具體實(shí)際，從應(yīng)用GIS的必要性、安裝的控制要點(diǎn)、在運(yùn)行管理中應(yīng)注意的問題以及應(yīng)用中有待于探討和解決的問題等方面進(jìn)行較為深入地論述，為大型泵站GIS的運(yùn)行管理、維護(hù)及其它大型泵站變電所的更新改造提供有益的參考。

2 GIS概述

GIS是20世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)的一種先進(jìn)的高壓電氣配電裝置，它使變配電的運(yùn)行和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，其顯著的特點(diǎn)是集成化、小型化、美觀化和省力化。

GIS是氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas-Insulated-Switchgear)的簡(jiǎn)稱，它是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、進(jìn)出線套管或電纜終端等所有高壓電氣元件組合密封在接地的金屬殼體內(nèi)，并充以0.3～0.5MPa的化學(xué)性質(zhì)不活潑的 SF6氣體作為其絕緣及滅弧介質(zhì)，從而取代了常規(guī)變、配電所以裸導(dǎo)線聯(lián)接各種電氣設(shè)備而利用空氣、變壓器油作為絕緣的方法，以保證對(duì)地和相間以及斷口間的可靠絕緣。解臺(tái)站GIS斷路器室 SF6氣體壓力控制≮0.5MPa，報(bào)警壓力為0.45MPa，低于其值操作閉鎖；其它氣室壓力控制≮0.4MPa，報(bào)警壓力為0.3MPa，低于其值操作閉鎖。

3 應(yīng)用GIS設(shè)備的必要性

大型泵站多處于農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)、橫跨河道且環(huán)境條件惡劣、空氣質(zhì)量差（濕度大、粉塵含量超標(biāo)）等。本文主要通過與傳統(tǒng)的戶外敞開式變電所進(jìn)行比較，從決定和影響高壓電氣設(shè)備正常運(yùn)行的內(nèi)因與外因兩個(gè)方面對(duì)解臺(tái)泵站應(yīng)用GIS設(shè)備的必要性進(jìn)行研究和探討。

3.1 應(yīng)用GIS設(shè)備的內(nèi)因[1]

（1）SF6氣體的絕緣及滅弧性能因素

SF6氣體是一種良好的負(fù)電性氣體，是目前世界上最優(yōu)良的絕緣及滅弧介質(zhì)，SF6氣體的壓力與其絕緣及滅弧性能緊密相關(guān)，壓力愈高，性能愈強(qiáng)。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1.01×105Pa）下，其絕緣能力超過空氣的3倍，在3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下與變壓器油相當(dāng)；其滅弧能力相當(dāng)于同條件下空氣的100倍，是變壓器油的13～15倍。

（2）運(yùn)行可靠性因素

SF6氣體是一種不燃燒、不助燃、無毒的惰性氣體，在溫度高達(dá) 500℃的情況下，都具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，在允許運(yùn)行的溫度范圍內(nèi)，其對(duì)電氣設(shè)備中常用的銅、鋁、鋼等金屬材料不起化學(xué)作用，在200℃以上時(shí)，對(duì)銅和鋁的腐蝕也是極其微弱的。GIS在嚴(yán)格控制清潔度、真空度及水分的情況下，運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠。

3.2 應(yīng)用GIS設(shè)備的外因

（1）泵站功能因素

南水北調(diào)解臺(tái)站是解決我國(guó)北方水資源嚴(yán)重短缺問題而興建的大型水利基礎(chǔ)設(shè)施，肩負(fù)著調(diào)水、抗旱、除澇、保障城鄉(xiāng)居民用水、改善水資源及生態(tài)環(huán)境等重任，年平均運(yùn)行 5000～6000h[2]，對(duì)供電的質(zhì)量和可靠性要求極高，這就決定了泵站的電力負(fù)荷性質(zhì)為一級(jí)負(fù)荷。泵站高壓變電所是全站的電力供應(yīng)樞紐，它在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的重要作用，采用戶外敞開式變配電方式難以滿足以上要求，因此選用穩(wěn)定可靠的GIS設(shè)備勢(shì)在必行。

（2）地理環(huán)境因素

解臺(tái)泵站地處賈汪區(qū)大吳鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)內(nèi)，泵站上下游建有多處煤炭、黃沙碼頭，南鄰虎山、夏莊多個(gè)水泥廠，北靠造紙廠、化工廠等，空氣中粉塵含量超標(biāo)，泵站工程范圍內(nèi)空氣濕度相對(duì)較大，環(huán)境條件十分惡劣。

若建設(shè)戶外敞開式變電所，大量懸浮于空氣中強(qiáng)腐蝕性的工業(yè)粉塵，在風(fēng)動(dòng)的作用下附著在電氣設(shè)備的表面，再加之潮濕的空氣，強(qiáng)烈地侵蝕電氣設(shè)備，縮短設(shè)備的使用壽命。如遇上雨霧、雷電天氣，絕緣子閃絡(luò)或擊穿，輕則造成供電中斷，重則導(dǎo)致設(shè)備損壞。據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T統(tǒng)計(jì)，大吳鎮(zhèn)區(qū)域所轄的戶外變電所每年發(fā)生的絕緣子閃絡(luò)或擊穿事故，70%源于外部環(huán)境條件的影響。

GIS將所有開關(guān)設(shè)備及連接元件均密封在金屬外殼內(nèi)，基本不受海拔、污穢、鹽霧、雷電等外界環(huán)境條件的影響。據(jù)我國(guó)電力部門統(tǒng)計(jì)，GIS配電裝置在運(yùn)行中的事故普遍少于開敞式開關(guān)設(shè)備，事故率只有常規(guī)的16%～40%，因此可靠性極高。由于其導(dǎo)電部分被外殼屏蔽且接地良好，導(dǎo)電體產(chǎn)生的輻射及電場(chǎng)不會(huì)對(duì)通信、無線電波造成干擾，有利于環(huán)境保護(hù)。

（3）建設(shè)征遷用地因素

土地征遷是工程建設(shè)前期的首要任務(wù)，征遷工作進(jìn)展順利與否將直接影響工程建設(shè)的進(jìn)度。目前我國(guó)人均耕地面積在逐年減少，因此珍惜土地資源，節(jié)約用地至關(guān)重要。

由于SF6氣體具有很好的絕緣性能，因而GIS設(shè)備占地面積將大大減小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，110kV電壓等級(jí)的敞開式變電所占地面積約是戶外型GIS的5～6倍，是戶內(nèi)型GIS的10幾倍，解臺(tái)站GIS室與主變室共占地205m2。隨著電壓等級(jí)的提高，應(yīng)用GIS設(shè)備對(duì)減少占地面積意義就更大，這樣既可以減小工程建設(shè)用地以及征遷賠償?shù)劝嘿F的前期費(fèi)用，同時(shí)又是積極響應(yīng)國(guó)家土地集約化使用號(hào)召的一項(xiàng)重要舉措。

（4）工程管理因素

南水北調(diào)解臺(tái)站采用項(xiàng)目招標(biāo)管理制、準(zhǔn)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)模式，追求效益最大化一直貫穿于泵站工程管理的始終。為實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的目標(biāo)，達(dá)到減員增效的目的，該站人員經(jīng)過優(yōu)化組合、科學(xué)分工，目前僅有員工(管理和一線工人)15名，執(zhí)行一人多崗制，打破了傳統(tǒng)的多人一崗的管理理念。

GIS由于具有特殊的結(jié)構(gòu)形式、可靠的運(yùn)行性能、受環(huán)境影響極小等優(yōu)點(diǎn)，因此與傳統(tǒng)敞開式變電所相比，GIS的檢修周期較長(zhǎng)。據(jù)國(guó)內(nèi)已投運(yùn)GIS的供電部門及水電站統(tǒng)計(jì)，在使用壽命期內(nèi)幾乎不需要解體大修，運(yùn)行維護(hù)量小，檢修周期長(zhǎng)達(dá)15～20年，是敞開式的3～5倍，從而大大減少了泵站管理單位的維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)及人員管理經(jīng)費(fèi)的開支，同時(shí)也改善了運(yùn)行人員的值班條件。

4 安裝的控制要點(diǎn)

GIS的安裝是一項(xiàng)工藝比較復(fù)雜、受天氣及周圍環(huán)境溫濕度影響極為明顯、對(duì)安裝人員的技術(shù)水平要求極高的一項(xiàng)工作，同時(shí)安裝過程本身也是控制GIS運(yùn)行后質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵階段。因此能否嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì) GIS進(jìn)行安裝與驗(yàn)收，將直接影響其運(yùn)行的安全可靠性。大量的 GIS應(yīng)用實(shí)例及安裝實(shí)踐證明，安裝過程中嚴(yán)格控制“清潔度、密封性、真空度”是確保GIS正常運(yùn)行的三大要點(diǎn)（要素）。

4.1 清潔度[3]

保證清潔度是現(xiàn)場(chǎng)安裝中最首要的任務(wù)。首先應(yīng)確保安裝場(chǎng)地的清潔。由于南水北調(diào)工程工期短、任務(wù)重，各項(xiàng)單元工程的施工交叉進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)的安裝條件極差，到處塵土飛揚(yáng)，建筑垃圾遍地，因此安裝前首先應(yīng)將地面及墻面用水擦洗干凈并保持通風(fēng)，在空氣靜止48h且墻、地面晾干后方可安裝。其次應(yīng)確保加工制造過程的清潔。作電極的鋁管在加工過程中難免會(huì)存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實(shí)驗(yàn)中放電的來源，因此要特別注意保證鋁導(dǎo)體的清潔。這就要求一方面要強(qiáng)化對(duì)導(dǎo)體加工過程的清潔檢查，防止出現(xiàn)死區(qū)；另一方面，在總裝前制造商應(yīng)增加導(dǎo)體振動(dòng)清潔的新手段，盡量把空心體內(nèi)部死角的殘留物清理出來，或者對(duì)安裝前的導(dǎo)體做類似局部放電試驗(yàn)，以檢查出殘留的鋁屑和金屬絲。

4.2 密封性

密封性是GIS絕緣的關(guān)鍵。若密封不好將引起SF6氣體泄露，造成設(shè)備內(nèi)的氣體壓力降低，由前文可知，SF6氣體的絕緣及滅弧能力顯著下降，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生閃絡(luò)擊穿。造成密封不良的原因首先取決于罐體的焊接質(zhì)量，其次是密封圈的制造、安裝調(diào)整情況，再者就是設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生的振動(dòng)引起密封圈撞壞及緊固螺栓松動(dòng)，如斷路器分合、變壓器運(yùn)行中的振動(dòng)、運(yùn)行中的節(jié)制閘門與建筑物的共振，還有就是水工建筑物分隔縫的影響等。因此密封性檢查應(yīng)貫穿于整個(gè)制造和安裝的始終。

4.3 真空度[3]

罐體的真空度是安裝過程中的關(guān)鍵控制因素，它是衡量 SF6含水量的一個(gè)重要指標(biāo)，其與罐體密封性密切相關(guān)，真空度愈高說明密封性愈好。抽真空是測(cè)試罐體密封性能的有效手段，對(duì)罐體抽真空不僅能減少 SF6氣體本身的水分，也可減少罐內(nèi)其它物體(絕緣體、密封體)內(nèi)所含的水分。按我國(guó)規(guī)程要求，在充入 SF6氣體之前真空度至少要達(dá)到133Pa，并再繼續(xù)抽真空30min以上，經(jīng)驗(yàn)證明真空度宜進(jìn)一步提高，抽真空時(shí)間應(yīng)更長(zhǎng)為好。

若真空度不高，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，需定期對(duì)罐體補(bǔ)充 SF6氣體，在增加了工作量的同時(shí)也將水分帶入到設(shè)備內(nèi)，造成設(shè)備內(nèi)微水值上升，微水嚴(yán)重超標(biāo)將危害絕緣，影響滅弧，并產(chǎn)生有毒物質(zhì)。當(dāng)水分較高時(shí)，很容易在絕緣材料表面結(jié)露，造成絕緣下降，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生閃絡(luò)擊穿。而含水量較高的氣體在電弧作用下被分解，SF6氣體與水分產(chǎn)生多種水解反應(yīng)，產(chǎn)生 WO3、CuF2、WOF4等粉末狀絕緣物，其中CuF2有強(qiáng)裂的吸濕性，附在絕緣表面，使沿面閃絡(luò)電壓下降，HF、H2SO3等具有強(qiáng)裂腐蝕性，對(duì)固體有機(jī)材料和金屬有腐蝕作用，縮短了設(shè)備壽命，直接威脅人身健康，因此必須對(duì)GIS的真空度進(jìn)行嚴(yán)格地監(jiān)督和控制。

5 運(yùn)行管理中應(yīng)注意的問題

GIS設(shè)備能否安全、可靠運(yùn)行，除與設(shè)備的制造、安裝、調(diào)試及檢修質(zhì)量密切相關(guān)外，而日常的運(yùn)行管理也是至關(guān)重要的。大量的運(yùn)行實(shí)踐證明：GIS設(shè)備的運(yùn)行管理實(shí)際上就是對(duì)SF6氣體的管理，筆者建議在日常運(yùn)行管理中應(yīng)注意以下幾個(gè)主要問題：

（1）氣體壓力及泄露監(jiān)測(cè)。SF6氣體泄露現(xiàn)象是較常發(fā)生的，規(guī)程規(guī)定，室內(nèi)SF6氣體含量≯1000μl/l，其易漏部位主要有：各檢測(cè)口、焊縫、充氣嘴、法蘭連接面、壓力表連接管、密封底座等。由于泄露致使壓力降低，有時(shí)降至報(bào)警壓力以下。氣體壓力的降低，必將使SF6氣體的絕緣強(qiáng)度、滅弧能力下降，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重隱患，因此，加強(qiáng)對(duì) GIS設(shè)備各氣室壓力值的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確定位十分重要。

一般在GIS室均設(shè)有SF6氣體泄漏傳感器，而由于 SF6氣體比空氣重，因而傳感器均放在各氣室的下方且置于地面，這樣在打掃衛(wèi)生或巡視時(shí)比較容易被碰撞，再者就是其外罩比較容易進(jìn)灰塵或被其它東西覆蓋，影響泄漏的測(cè)量，因此還需注意保持室內(nèi)衛(wèi)生，同時(shí)還要定期對(duì)傳感器外罩是否被灰塵等異物堵塞進(jìn)行檢查或清理。

（2）氣體含水量定期檢測(cè)。水分滲入是影響GIS設(shè)備能否長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵，由于 SF6氣體的泄漏，水分的滲入現(xiàn)象也是在所難免的，而由此帶來的危害也是比較嚴(yán)重的，因此加強(qiáng)對(duì)氣體含水量定期檢測(cè)，尤其在夏季應(yīng)予以高度關(guān)注。 規(guī)程規(guī)定氣體含水量的檢測(cè)應(yīng)每三個(gè)月進(jìn)行一次。

（3）保持室內(nèi)通風(fēng)。GIS設(shè)備在運(yùn)行時(shí)一是會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，尤其是夏天更為突出；二是當(dāng)其含水量超標(biāo)或泵站電氣設(shè)備短路等故障引起 SF6斷路器事故跳閘時(shí)，斷路器氣室內(nèi)將產(chǎn)生一種劇毒性的氣體化合物，若設(shè)備密封不良，將會(huì)發(fā)生人身中毒的危險(xiǎn)。因此保持室內(nèi)空氣流通，既可以降低設(shè)備的溫度，確保設(shè)備安全運(yùn)行，同時(shí)也可以有效預(yù)防中毒事件的發(fā)生。

規(guī)程規(guī)定，在非運(yùn)行期，GIS巡視前，應(yīng)通風(fēng)≮15min；運(yùn)行中的GIS，每班通風(fēng)≮30min；在GIS發(fā)生泄漏時(shí)，巡視（或維修）人員應(yīng)打開風(fēng)機(jī)通風(fēng)，佩戴防毒面具并從上風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)。

（4）設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)的整理及分析。GIS設(shè)備各項(xiàng)檢測(cè)及運(yùn)行數(shù)據(jù)應(yīng)詳細(xì)、準(zhǔn)確地做好記錄，并及時(shí)歸檔、認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)分析。 如對(duì)氣體含水量的分析，當(dāng)不同的人用不同儀器在不同的季節(jié)測(cè)量同一臺(tái)設(shè)備時(shí)，會(huì)可能得到不同的數(shù)據(jù)，即使同一個(gè)人使用同一臺(tái)儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，也可能得到不同的數(shù)據(jù)，這實(shí)屬正常。原因除與儀器本身的性能有關(guān)外，還與操作人員的技術(shù)、操作方法及時(shí)間等因素有關(guān)。為防止對(duì)設(shè)備的誤判斷，保持?jǐn)?shù)據(jù)的可比性，建議技術(shù)人員應(yīng)參考以前的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行橫比與縱比，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行客觀準(zhǔn)確地評(píng)定。因此，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析不僅是泵站日常運(yùn)行管理中的一項(xiàng)重要任務(wù)，同時(shí)還是查找及解決設(shè)備安全隱患的一項(xiàng)重要舉措。

6 應(yīng)用中幾個(gè)問題的探討

6.1 伸縮節(jié)的設(shè)置問題

伸縮節(jié)主要是用來吸收GIS母線熱脹冷縮、基礎(chǔ)伸縮縫的水平及垂直位移、設(shè)備間的安裝調(diào)整以及斷路器的分合引起的震動(dòng)等，因此主要配置在母線與各設(shè)備、變壓器進(jìn)線、出線及設(shè)備各間隔間的連接等位置。

解臺(tái)站采用“閘站合建”的結(jié)構(gòu)形式，共有三塊基礎(chǔ)底板即節(jié)制閘一塊、抽水站兩塊。GIS室建于節(jié)制閘的樓上，平時(shí)由于節(jié)制閘的運(yùn)行，不可避免的引起 GIS設(shè)備的振動(dòng)，有時(shí)還會(huì)引起節(jié)制閘門與基礎(chǔ)的共振，而解臺(tái)站GIS設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)未設(shè)置伸縮節(jié)，給設(shè)備的運(yùn)行帶來一定的隱患。目前一些生產(chǎn)廠家及設(shè)計(jì)單位對(duì)伸縮節(jié)的設(shè)置及其重要性的看法不一，出于設(shè)備安全運(yùn)行的角度考慮，筆者認(rèn)為在 GIS設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將伸縮節(jié)的設(shè)置考慮進(jìn)去，同時(shí)在 GIS的有關(guān)規(guī)范中應(yīng)增加伸縮節(jié)方面的量化計(jì)算和要求，以便設(shè)計(jì)單位及制造廠家在設(shè)計(jì)及生產(chǎn)時(shí)做到有章可依。

6.2 GIS設(shè)備與敞開式設(shè)備的比選問題

大型泵站的高壓變電所究竟選用GIS設(shè)備還是敞開式設(shè)備，這要視具體情況，進(jìn)行充分的論證和嚴(yán)格地比選后而定，不能因?yàn)镚IS變電所建設(shè)前期投資較大而對(duì)此否定。解臺(tái)泵站高壓變電所應(yīng)用GIS設(shè)備的方案是在前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)通過從性能、綜合投資兩方面并經(jīng)過嚴(yán)格比選后而確定的。

（1）性能比選

對(duì)于 110kV變電所，其配電裝置有三種設(shè)備可選：①戶外型敞開式設(shè)備；②模塊化緊湊型組合電器；③GIS組合電器。從技術(shù)性能、占地面積以及運(yùn)行情況分析比較，第一種布置方式較為落后。由于設(shè)備安裝于戶外，受日曬雨淋、風(fēng)霜雪露等惡劣天氣的影響，設(shè)備故障頻繁發(fā)生，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作不可靠，設(shè)備檢修周期短，維修費(fèi)用高。此外，為滿足設(shè)備之間的安全距離要求，建一個(gè)常規(guī)的變電所占地面積較大，目前供電部門新建的變電所已基本不采用這種布置方式。第二種布置方式，斷路器、電流互感器與隔離開關(guān)等作為一個(gè)模塊組合安裝于一個(gè)支撐柱上，壓縮了占地面積，其基礎(chǔ)只需一個(gè)中等厚度的混凝土平臺(tái)即可，安裝方便。通過不同模塊的組合形成多個(gè)接線方案，靈活性強(qiáng)，系統(tǒng)的整體性能比前者可靠，目前供電部門一些老變電所改造大都采用這種方式。第三種布置方式，目前使用比較廣泛，為供電部門新建的變電所所采用，一是設(shè)備的可靠性進(jìn)一步提高，斷路器、電流互感器、電壓互感器、母排等安裝在密封的管道中，用SF6氣體絕緣，滅弧性能好，開斷能力高，動(dòng)作十分可靠，安全性好；二是結(jié)構(gòu)布局合理，工藝嚴(yán)格，加工精密，維護(hù)方便，檢修周期長(zhǎng)；三是占地少，設(shè)備安裝于充滿SF6絕緣氣體中，設(shè)備布置緊湊，體積小型化，縮小了間隔之間的距離，占地面積大大減少，且現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)單方便。

（2）綜合投資比選

將三種型式的變電所投資作經(jīng)濟(jì)比較。為使三種型式的變電所有可比性，將變電所設(shè)備統(tǒng)一布置于戶外，按線路－變壓器組的接線方式，設(shè)備選用合資產(chǎn)品，比較項(xiàng)目?jī)H與110kV配電裝置有關(guān)，相同部分不計(jì)列。比較結(jié)果見表1。

表1 常規(guī)戶外變電所投資比較表

由表1可知，GIS配電裝置雖然一次性投資較大，但與其他兩種型式裝置及配套設(shè)備、設(shè)施綜合比較，其投資并不增加很多。

6.3 GIS設(shè)備的智能化發(fā)展問題

由于GIS設(shè)備較傳統(tǒng)敞開式變電所具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在南水北調(diào)大型泵站中得到的日益廣泛的應(yīng)用，但從解臺(tái)站的應(yīng)用情況看，主要存在以下兩個(gè)問題：

（1）GIS控制問題。目前GIS設(shè)備（包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)等）的控制主要還是通過傳統(tǒng)的二次回路的接線邏輯來實(shí)現(xiàn)的，由于開關(guān)設(shè)備多，為確保操作安全，各設(shè)備間需要設(shè)置電氣或機(jī)械連鎖控制，而泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)GIS設(shè)備的遠(yuǎn)動(dòng)控制主要是通過LCU室內(nèi)公共PLC的開出繼電器通過硬接線接入各開關(guān)的分合閘控制回路中實(shí)現(xiàn)的，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視是通過公共PLC開關(guān)量輸入模塊與各開關(guān)的輔助觸點(diǎn)經(jīng)硬接線相連接，并通過公共PLC的通訊口與上位機(jī)進(jìn)行通信來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的遠(yuǎn)傳，因此接線過于復(fù)雜繁多。

（2）電氣預(yù)防性試驗(yàn)問題。為防止內(nèi)部故障的發(fā)生，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，電氣預(yù)防性試驗(yàn)是必不可少的。盡管 GIS設(shè)備在我國(guó)有近 40年的應(yīng)用歷史，但目前除電力部門及生產(chǎn)廠家外，泵站運(yùn)行管理單位因限于技術(shù)水平、試驗(yàn)設(shè)備、資質(zhì)等原因，還不具備檢測(cè)、試驗(yàn)的條件，還必須依靠專業(yè)機(jī)構(gòu)來協(xié)助完成檢測(cè)和試驗(yàn)工作，因此這樣就不可能隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行工況，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行，而且每次的試驗(yàn)費(fèi)用也相當(dāng)昂貴。

基于以上問題，筆者談?wù)劷鉀Q的基本思路：一是將可編程控制器PLC運(yùn)用于GIS控制系統(tǒng)上，即在GIS現(xiàn)地匯控柜內(nèi)增加一臺(tái) PLC，對(duì) GIS的電氣聯(lián)鎖控制進(jìn)行編程來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電氣接線；二是在GIS設(shè)備內(nèi)部配置更多的傳感器，用來對(duì)其內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；三是在 GIS現(xiàn)地匯控柜內(nèi)配置一臺(tái)以CPU為核心控件的微機(jī)綜合監(jiān)控裝置，并安裝GIS專用控制系統(tǒng)軟件，該裝置既可以對(duì) GIS設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)控，又可以與上位機(jī)通信進(jìn)行聯(lián)機(jī)監(jiān)控。以上措施的實(shí)施，首先可以極大地簡(jiǎn)化GIS的內(nèi)部接線、配線，可大大縮減傳統(tǒng)上對(duì)開關(guān)輔助接點(diǎn)數(shù)量的要求，提高了控制的可靠性；其次 GIS設(shè)備的各種開關(guān)狀態(tài)信號(hào)及傳感器上傳的壓力、水分、氣體泄漏等信號(hào)只需一根通信電纜就能完成 GIS控制系統(tǒng)與泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信，操作人員通過上位機(jī)畫面就可以實(shí)現(xiàn)對(duì) GIS設(shè)備的在線控制和各種狀態(tài)信號(hào)及技術(shù)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，大大提高了泵站的自動(dòng)化程度；再者由于在線檢測(cè)技術(shù)和自我診斷技術(shù)的引入將打破傳統(tǒng)的高壓電氣預(yù)防性試驗(yàn)及大小修計(jì)劃模式，可以根據(jù)診斷結(jié)果安排更合理、更科學(xué)的檢修計(jì)劃，可將事故消除在萌芽狀態(tài)，提高設(shè)備的利用率和可靠性，減小了大筆的試驗(yàn)費(fèi)用。

7 結(jié)論

近年來，由于微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)GIS設(shè)備的智能化發(fā)展問題越來越重視，對(duì)集“控制、測(cè)量、通信”于一體的GIS智能化設(shè)備的需求也越來越迫切。目前，隨著電力系統(tǒng)自身的發(fā)展以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求的日益提高，必將推動(dòng)GIS技術(shù)迅速發(fā)展成熟并很快被應(yīng)用于全世界范圍內(nèi)各行業(yè)的供配電系統(tǒng)，成為高壓電器發(fā)展的主流方向。鑒于南水北調(diào)工程的重要性及其運(yùn)行特點(diǎn)，要求設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，在110kV配電裝置的選型中GIS組合電器裝置無疑占有很大的優(yōu)勢(shì)，并且在今后南水北調(diào)工程的運(yùn)行中發(fā)揮著重要的作用。

[1]杜選震,儲(chǔ)訓(xùn),楊淮等.南水北調(diào)東線工程大型泵站設(shè)計(jì)研究[J].水利水電科技進(jìn)展,2003,23(5).

[2]李萍.關(guān)于GIS安裝、試驗(yàn)及設(shè)計(jì)的思考[J].水電站設(shè)計(jì),2007,21(1)∶36-37.