GIS在冶金企業(yè)變電站的應(yīng)用探究

湯建斌

（山東冶金設(shè)計(jì)院股份公司電氣室,山東濟(jì)南 250101)

1 GIS簡(jiǎn)介及其在冶金工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GIS是SF6氣體絕緣全封閉組合電器的簡(jiǎn)稱，GIS設(shè)備以間隔為單元，一個(gè)間隔中一般包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、隔離接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、出線套管、電纜連接裝置以及就地控制柜等基本元件。根據(jù)用戶要求，基本元件的不同組合可以形成不同的間隔類型。GIS組合電器在冶金工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中有眾多優(yōu)勢(shì)。

1.1 具有優(yōu)越的開斷性能

GIS所配斷路器采用新型的自能式滅弧原理，利用電弧自身能量加熱滅弧室中的氣體來提高壓氣室的壓力，大大減小了操作功，增強(qiáng)了開斷能力。同時(shí)，開合線路充電電流不會(huì)出現(xiàn)重燃和重?fù)舸┈F(xiàn)象。

1.2 具有高度運(yùn)行可靠性

滅弧室的混合式結(jié)構(gòu)減小了壓氣缸活塞的直徑，減輕了分閘操作功，配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，隔離開關(guān)、接地開關(guān)配用電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)或電動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且操作穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，做到了無油化、無氣化，避免了滲漏帶來的操作不穩(wěn)定性，大大提高了運(yùn)行可靠性。

1.3 體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊

GIS裝置的斷路器、隔離及接地回路、母線等單元為三相共箱式結(jié)構(gòu)，其外形尺寸較小，重量輕。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝面積少。

1.4 安裝方便，便于維修，故障率低

GIS裝置一般除出線套管和部分聯(lián)接母線外，采用整間隔運(yùn)輸方式，安裝方便，周期短，安裝費(fèi)用較低；檢修工作量小，時(shí)間短。該GIS全部采用三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)，機(jī)械故障率低。并且其密封面和結(jié)合面少，氣體年漏氣率低，因而維護(hù)的工作量也很小。

1.5 低輻射、損耗少、噪音低

GIS裝置的無線電干擾水平低于500μV，其電磁感應(yīng)磁場(chǎng)很小，因此渦流損耗也很小，減少了電能的損耗；操作功的減小，使得操作噪音大大將低。

1.6 安全性高

GIS裝置將SF6氣體與大氣隔開，絕緣能力可靠。SF6氣體保護(hù)觸頭不受氧化及其他化學(xué)反應(yīng)，保護(hù)了保護(hù)斷路器內(nèi)部的絕緣元件，同時(shí) GIS裝置所有帶電部分密封與接地的金屬外殼內(nèi)，一般不會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)。

大量實(shí)踐證明：GIS裝置運(yùn)行安全可靠、配置靈活、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、檢修周期長(zhǎng)、安裝方便。隨著GIS研究、開發(fā)、制造技術(shù)的不斷提高，其技術(shù)性能與參數(shù)已超過常規(guī)開關(guān)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，GIS新一代小型化產(chǎn)品在冶金行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

2 GIS的主接線選擇應(yīng)用

GIS裝置可滿主各種主接線的要求，一次主接線雖然包括單母線接線形式、雙母線接線形式、橋形接線形式、一倍半接線形式等多種類型，但都遵守可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性的變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則。目前大型樞紐變電站110 kV，220 kV的GIS設(shè)備常用主接線方案主要有單母線分段與雙母線分段。單母線分段相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便，在使用時(shí)，各電壓出線數(shù)目供選擇主要是6-10KV饋線在6回以上、35KV饋線在4-6回、110KV饋線在4回等；雙母線分段 使用時(shí)，各電壓出線數(shù)目供選擇主要是6-10KV饋線在10回以上、10-35KV饋線在8-10回、35-110KV饋線在5-8回、110-220KV饋線在5回。

根據(jù)工程實(shí)踐原則，GIS裝置在接線設(shè)置中要滿足兩個(gè)條件：一是任何一臺(tái)斷路器的檢修時(shí)，不得影響用戶的供電；二是一段母線故障，宜將故障范圍限制在全部母線的114內(nèi)。當(dāng)分段斷路器或母聯(lián)斷路器故障時(shí)，其故障范圍宜限制在全部母線的1／2內(nèi)。同時(shí)，GIS的主接線簡(jiǎn)化要適當(dāng)，目前冶金行業(yè)企業(yè)變電站的GIS設(shè)備以110kV、220kV為主，，110 kV側(cè)一般采用單母線分段的接線方式，220 kV側(cè)可采用線路變壓器組接線方式，110kV終端變電站的110 kV GIS設(shè)備一般采用線路—變壓器組的接線方式，終端變電站的10 kV部分采用單母線分段，互為備用。

3 GIS變電站設(shè)計(jì)與運(yùn)行應(yīng)用

3.1 GIS總體布置

GIS裝置的總體布置形式要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件與主接線的要求，充分考慮與進(jìn)出線配置及元件結(jié)構(gòu)。在限定的安裝場(chǎng)地和空間范圍內(nèi)使所有組成元件布置的合理、穩(wěn)固、便于運(yùn)行維護(hù)，同時(shí)所有操作機(jī)構(gòu)布置在便于觀察和維護(hù)的位置。同時(shí)由于GIS設(shè)備的各個(gè)元件功能不一樣，移動(dòng)要根據(jù)其實(shí)的功能分成若干個(gè)氣室或氣隔，以便檢修與更換設(shè)備。

3.2 配置快速接地開關(guān)

GIS不同于常規(guī)設(shè)備，需要配置兩種不同性質(zhì)的接地開關(guān)，一是在斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)的旁邊配置檢修接地開關(guān)，作用是在檢修時(shí)使斷路器檢修時(shí)兩側(cè)接地；二是在出線回路的出線隔離開關(guān)靠線路一側(cè)配置快速接地開關(guān)，其作用不但是開合平行架空線路由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電容電流和電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電感電流，而且當(dāng)外殼內(nèi)部盆式絕緣子出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，此開關(guān)可將主回路快速接地，利用斷路器切除故障電流以保護(hù)GIS的外殼不致于燒穿。

3.3 保持GIS設(shè)備安裝的潔凈度與設(shè)備密封良好

GIS設(shè)備在安裝時(shí)要嚴(yán)格控制作業(yè)區(qū)環(huán)境，防止粉塵、金屬異物以及雜物進(jìn)入設(shè)備內(nèi)，裝配完成后應(yīng)仔細(xì)檢查,并用吸塵器清理干凈。同時(shí)，SF6氣體如果發(fā)生泄漏會(huì)使氣體壓力減小，降低設(shè)備的滅弧能力，而且，環(huán)境中的水分也很容易會(huì)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)使六氟化硫氣體的濕度增大而影響電氣性能，因此，密封性是GIS長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵，GIS設(shè)備充氣后一定要進(jìn)行嚴(yán)格進(jìn)行泄漏檢測(cè)，符合相關(guān)技術(shù)要求。

3.4 嚴(yán)格控制SF6氣體的含水量

SF6氣體中如果含有超標(biāo)的水分，不但會(huì)導(dǎo)致高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生HF等腐蝕性的劇毒物，而且造成絕緣件表面出現(xiàn)凝露降低絕緣性能，產(chǎn)生放電。因此，GIS設(shè)備充氣前必須嚴(yán)格進(jìn)行抽真空措施，減少SF6氣體本身的水分以及罐內(nèi)其他物質(zhì)(絕緣體、密封體等)內(nèi)所含的水分。一般要求在充氣之前真空度應(yīng)達(dá)到133Pa(即1mmHg)還應(yīng)繼續(xù)抽真空一小時(shí)以上，以便使有機(jī)絕緣材料零部件中的水分有足夠的時(shí)間排出。

3.5 GIS設(shè)備的故障檢修

GIS設(shè)備運(yùn)行可靠性相對(duì)較高、維護(hù)工作量不大、檢修周期長(zhǎng)，其故障率僅為常規(guī)設(shè)備的百分之三十左右，但GIS設(shè)備也有其固有的弊端，一是SF6氣體容易發(fā)生泄漏或者外部水分的滲入，二是GIS設(shè)備罐內(nèi)很容易進(jìn)入導(dǎo)電雜質(zhì)，三是絕緣子容易老化，造成GIS內(nèi)部閃絡(luò)故障。四是GIS的全密封結(jié)構(gòu)增加檢修的難度。因此，GIS設(shè)備在檢修上，一是確保設(shè)備的螺栓無松弛，不允許生銹，噴涂脫落；二是更換操作油時(shí)應(yīng)同時(shí)更換過濾器；并確保各部位都無異物、灰塵和損壞等；三是拆分?jǐn)嗦菲鳎瑱z查連接部位，配管，操作機(jī)構(gòu)，輔助開關(guān)，開合顯示器，涂抹潤(rùn)滑脂，更換夾件，回裝；四是抽真空，充入SF6氣體，做氣體漏氣試驗(yàn)，測(cè)量水分，對(duì)泵單元充入新油，確認(rèn)儲(chǔ)油裝置的氣體壓力，做漏油試驗(yàn)，做開合動(dòng)作試驗(yàn)；合閘接地開關(guān)，確認(rèn)接地端子是否完全接地，斷開控制電源，配線檢查和絕緣電阻。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，GIS在變電站的應(yīng)用會(huì)越加廣泛，，建設(shè)GIS變電站，在設(shè)計(jì)、安裝、安全防護(hù)方面，都必須針對(duì)GIS設(shè)備的工作原理和特殊結(jié)構(gòu)，把好關(guān)鍵控制點(diǎn)，確保GIS變電站安全可靠靈活運(yùn)行。

[1]GIS設(shè)備培訓(xùn)資料匯編 廣東電網(wǎng)公司，2006.11.

[2]羅學(xué)琛，SF6氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)[M].北京：中國電力出版社，19991111

[3]黎明，黃維樞.SF6氣體及SF6氣體絕緣變電站的運(yùn)行［M］.北京：水利電力出版社，1993.