GIS 設備刀閘分合閘不到位判定及預防措施

林宏達

（汕頭供電局，廣東 汕頭 515000）

1 GIS 設備及簡介

氣體絕緣金屬封閉組合電器 GIS (Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear)是全部或部分采用氣體而不采用處于大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關設備，與傳統(tǒng)敞開式配電裝置相比，GIS 具有占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、操作方便、維護工作量小設備安裝方便、建設周期短等優(yōu)點。

2 刀閘（既隔離開關）簡介

隔離開關是一種主要用于連通和切斷小電流電路，不具備滅弧功能的開關器件。GIS 設備中的隔離開關因其密封在金屬外殼中，無法肉眼直接看出其確切位置。GIS 刀閘可靠分合閘對設備及電網(wǎng)安全運行至關重要。據(jù)2017 年廣東電網(wǎng)GIS 隔離開關X 射線專項普查工作匯報統(tǒng)計，公司共對GIS 設備隔離開關拍攝照片6976 張，其中，廠家提供的報告發(fā)現(xiàn)存在缺陷的照片1013 張，隔離開關分合閘存在缺陷的有1002 張，隔離開關分合閘存在缺陷占據(jù)了缺陷類型的99%。雖所有GIS 廠家均對產(chǎn)品有維修周期限制，然而，因停電與施工條件限制，大部分GIS 設備不具備停電大修條件。GIS 設備刀閘經(jīng)過長時間運行磨合或外界劇烈影響，其刀閘分合閘位置可能出現(xiàn)變化，刀閘分合閘不到位時設備及電網(wǎng)將造成嚴重危害。

3 GIS 設備刀閘分合閘位置判斷

3.1 直接觀測法

（1）X 光拍攝檢測法：X 光拍攝是目前針對GIS 設備內(nèi)部情況判定最直接的方法，它可以通過拍攝及計算反應出分閘時兩觸頭之間距離及合閘時插入深度。相比其他判斷方法，它的結果能在刀閘位置處于臨界值時為設備可否繼續(xù)安全運行提供有力依據(jù)。但因其對測試人員技術要求高，拍攝時間長，部分GIS 設備設計緊湊無法擺放設備拍攝及輻射等原因，在日常運行及操作時沒有條件進行GIS 拍攝，在日常運維過程中，更多的是依靠其他判斷方法進行判斷。

（2）觀測窗觀測法：現(xiàn)行GIS 設備加裝了觀測窗，可肉眼對觸頭進行直接觀測，分閘時可觀察觸頭是否突出屏蔽罩，合閘時通過觀察觸頭上顏色位置判斷其對應插入情況。該方式也是對GIS 設備刀閘位置較有效的直觀的觀測方法。同時，通過觀察窗亦可在合閘時對刀閘進行測溫，如發(fā)現(xiàn)溫度升高，則考慮為接觸不良引起的發(fā)熱。在殼體加設測溫窗對觀測起到了良好的輔助作用，但其缺點是在觸頭位置處于臨界值時，無法依靠確切數(shù)據(jù)得知設備可否繼續(xù)保持運行，且觀測窗玻璃與金屬外殼連接處金屬經(jīng)長期運行后可能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象造成強度降低漏氣等隱患。

3.2 間接一次設備判斷法

（1）觀察操作機構表面分合閘位置指示。在刀閘機構箱上均有其位置指示標示，一般為綠色分閘及紅色合閘文字指示。如該指示為箭頭標示，應按反措要求在可靠位置時對標示進行劃線標記。此標示為日常操作檢修時判斷刀閘位置最簡便直觀的方式之一。

（2）觀察機構箱引出傳動連桿上的分合閘指示。部分機構箱引出連桿上有相應的分合閘指示，最好設置于傳動相末相，配合機構箱上指示對三相分合閘位置進行判斷。

（3）測量機構箱上拐臂與連桿角度及測量相應邊長度判斷分合閘位置。部分廠家可根據(jù)隔離開關分合閘到位時拐臂與連桿所在夾角的直角邊長度，在其給定范圍則對應分合閘到位，從而可以判斷隔離開關分合閘情況。如圖1，某110kV 變電站1#主變變高1011 刀閘，設備廠家：北京北開電氣股份有限公司，設備型號：ZF4-126G2。廠家提供數(shù)據(jù)，刀閘合閘時其拐臂與連桿所在夾角的直角邊長度為55mm（+1mm)時，為準確合閘位置。若長度不足55mm 則為合閘不到位，若超過56mm 則合閘過位。圖示照片為現(xiàn)場刀閘合閘過位。此判斷方法可較為準確地判斷設備內(nèi)部分合閘情況，但其不具備普適性，各型號設備的設計距離差異較大，僅可對特定已確認設備使用此方法進行判斷。

圖1 測量拐臂與連桿間夾角對應的直角邊

（4）某供電局通過斷路器機械特性測試的原理，對其測試軟件和傳感器進行改良，從而實現(xiàn)對GIS 刀閘進行行程測量，獲得刀閘的分合閘時間、開距、接觸行程以及二次分合閘動作發(fā)信時間等數(shù)據(jù)，通過刀閘的開距判斷分閘到位情況，接觸行程判斷刀閘合閘到位情況。此方法同樣是對GIS設備刀閘判斷較為有效直接的方法之一。但作為創(chuàng)新設計，該方法還未大規(guī)模進行普及使用。

3.3 二次設備指示判斷法

（1）觀察匯控柜上位置指示變化。當?shù)堕l完成分合閘操作之后，輔助開關被帶動完成切換，在匯控柜上可通過觀察相應指示燈判斷刀閘分合閘位置，分閘狀態(tài)時則分閘指示燈亮，合閘狀態(tài)時合閘指示燈亮。分合閘指示燈通過文字、在面板接線圖中的方向或僅通過顏色進行區(qū)分，一般分閘指示燈為綠色，合閘為紅色指示燈。如分合閘指示燈均未亮，可能是刀閘處于切換過程中間位置或未到位，輔助接點未到達接通位置。

（2）觀察后臺監(jiān)控系統(tǒng)判斷。原理同（1），通過輔助開關切換將相應位置信號傳送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)，觀察接線圖相應刀閘位置及后臺文字報文判斷刀閘位置。人員可在后臺了解刀閘分合閘情況。以上方法可能由于連桿傳動力不足，刀閘機構箱已完成相應轉(zhuǎn)換而刀閘動觸頭未被帶動完成可靠分合閘，此時，相應二次設備指示正常但實際分合閘無法確認，同樣，若輔助開關接點故障，則相應二次指示未能顯示，也無法說明該設備一次部分沒到位。該判定方法是一種方便但相對間接的判斷方法。

3.4 查看電氣量判斷法

觀察電流數(shù)值判斷，隔離開關可用于連通與切斷電流，可通過分合隔離開關或配合斷路器操作，設備電流將發(fā)生相應變化，通過電流互感器將電流數(shù)值傳遞至后臺，觀察相應位置有無電流變化情況判斷刀閘分合位置，同時，通過雙回路線路之間、三相之間電流數(shù)值的對比判斷刀閘分合閘接觸情況。如刀閘未接觸合閘，則顯示該處電流值為0A。該方法準確性較高，但使用環(huán)境有限，需在帶電情況下方能體現(xiàn)，分合閘到位的判斷應在設備安全的情況下提前判斷完成。

3.5 試驗方法

（1）通過回路電阻值反映刀閘合閘情況?？赏ㄟ^對某一電氣連接部分進行回路電阻檢測，回路電阻儀是通過電壓和電流比值得出的電阻數(shù)值，若刀閘未接觸合閘，則該回路無電流，回阻儀無法顯示結果。

（2）通過耐壓試驗反映刀閘分閘情況。通過耐壓試驗來測試刀閘分閘狀態(tài)下兩側(cè)斷口的絕緣水平，從而判斷其開距是否符合要求。

依照設備試驗周期進行試驗“體檢”，可及時發(fā)現(xiàn)暴露設備內(nèi)在問題，同時，在事故原因判斷上，試驗方法同樣發(fā)揮著巨大的作用。但試驗方法同樣主要針對“有”與“無”的判斷，對內(nèi)部的臨界量仍無法準確反饋。

3.6 測溫法

紅外測溫法是一種可方便快速進行大面積排查的方法，設備合閘不到位時，因有效接觸面小通過電流大而造成的溫度升高的現(xiàn)象，如設備裝有觀察窗，可以通過觀察窗測溫定位較為準確位置。未設置觀察窗同樣可以通過外殼測溫進行判定。對設備進行紅外測溫可排查發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部溫度異常情況，從而發(fā)現(xiàn)刀閘或開關合閘不到位情況。

4 GIS 設備分合閘不到位的預防

（1）對滿足條件的設備，按運行規(guī)范要求在規(guī)定時間進行巡視測溫、試驗及規(guī)范化檢修，及時發(fā)現(xiàn)隱患，對存在問題的設備進行研討消缺，對存在黑點設備進行有針對性的加強監(jiān)視。

（2）運維人員須掌握足夠技能水平，具備對設備狀態(tài)及風險的判斷能力，應細心觀察，在運維過程中需結合多種方式，尤其是較為直觀可靠的判斷方式對設備分合閘情況進行判斷。各種方法優(yōu)缺并存，需結合參考，因每種方式都存在局限性，不可僅用單一方式判定。而設備分合閘不到位，一般也會同時從幾個方面反映出來。針對無法確認的情況，應停止操作，在完全確認清楚設備狀態(tài)之前不可存在僥幸心理。

（3）提高生產(chǎn)運行人員的技能水平，加強督促廠家嚴格把控出廠設備，提高生產(chǎn)及試驗標準，不斷提高設備質(zhì)量，改進產(chǎn)品設計，運行單位應嚴把監(jiān)造與現(xiàn)場安裝驗收關卡，為GIS 設備安全運行提供有力保障。

5 結語

GIS 設備作為一種應用日益廣泛的設備，正在不斷完善與成熟，而正因其經(jīng)過時間的考驗，其普遍存在的問題也逐漸明朗而引起重視。各種判斷及預防措施也不斷被使用，相信通過不斷實踐，會出現(xiàn)許多更加優(yōu)化直觀的GIS 設備，如透明密封產(chǎn)品，對GIS 設備的進步與發(fā)展將是一次革命性的改變。