GIS变电站建设应注意的几个问题

一、前言

GIS(gas-insulated metal-enclose switchgear)，即气体绝缘金属封闭开关设备，又称“六氟化硫封闭式组合电器”，它是将断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器和母线等元件组合并封闭于金属壳体内,充SF6气体绝缘组成一种组合式高压电器。GIS设备具有占地省、安装维护工作量少、检修周期长的特点，常规变电站一个110千伏出线间隔宽约8米，采用GIS设备宽约0.8-1米，而且GIS设备电磁辐射小，防污性能好，因此GIS变电站在城市中心区得到越来越广泛的应用。但GIS设备也存在造价高、故障停电范围广、停电时间长、查找故障点困难、不易扩建的不足，针对GIS设备的特点，下面提出建设GIS变电站应重点注意的几个问题。

二、设计应注意的问题

(一)主接线设计和气室划分应充分考虑扩建和故障检修的灵活性

在设计GIS设备时，一般按主接线将其分为若干个具有完整的供电、送电和其它功能(控制、计量、保护等)的间隔。每个间隔可再划分为若干气室或气隔。每一回路并不是运行在一个气压系统中，断路器因需要灭弧，气压较高;母线、隔离开关等只需绝缘，气压较低，所以每一个回路中都分成数个独立的气体系统，用盆式绝缘子隔开，成为若干个气隔。分成气隔后还可以防止事故范围扩大，并利于各元件分别检修，也便于更换设备。

多数变电站是分期建设的，由于GIS设备在结构上与常规变电站差别较大，设计时除了考虑主接线还要考虑气室的划分，否则下次扩建间隔可能导致全站停电，而且停电时间将长达数天(回收气体和间隔对接约24小时，回路电阻测试约3小时，抽真空约12小时，静置24小时，充气检漏约8小时，交接试验、传动、联调约24小时，验收消缺质监约12小时)。因此一期建设时应采取先上隔离开关或在母线扩建端设置SF6小室等措施缩短母线连接时间。同时在气室划分时应注意便于运行、维护、检修。当发生故障需要检修时，应尽可能将停电范围限制在一组母线和一回线的区域：①主母线与备用母线气室分开。②主母线与主母线侧的隔离开关气室应分开，以便于检修主母线。③考虑当主母线发生故障时，能尽可能缩小波及范围和作业时间，当间隔数较多时，应将主母线分成若干个气室。④为了防止电压互感器、避雷器发生故障时波及其它元件，以及方便现场试验和安装作业，通常将电压互感器和避雷器单独设气室。⑤由于电力电缆和GIS的安装时间不一致，经常需要对电缆终端的SF6气体进行单独处理，所以电缆终端应单独设立气室，但可通过阀门与其它元件相连，以便根据需要灵活控制。

(二)户内通风装置设计应防止气体泄漏造成窒息事故。

SF6气体的密度大约是空气的五倍，泄露时必将沉积于电缆沟槽等低洼处，浓度过大会使人窒息，在室内六氟化硫设备场所应配备六氟化硫浓度仪和氧量仪，GIS室通风设施的控制开关应设计在GIS室门外。

(三)应设计配置快速接地开关

GIS与常规设备不一样地方，需要配置检修接地开关和快速接地开关2种不同性质的接地开关。前者配置在断路器两侧隔离开关的旁边，仅起到断路器检修时两侧接地的作用;而快速接地开关配置在出线回路的出线隔离开关靠线路一侧，它有2个作用：①开合平行架空线路

由于静电感应产生的电容电流和电磁感应产生的电感电流;②当外壳内部盆式绝缘子出现爬电现象，并发展成外壳内部燃弧时，快速接地开关可将主回路快速接地，利用断路器切除故障电流以保护GIS的外壳不致于烧穿。

三、现场安装应注意的问题

(一)应重视GIS设备安装的洁净度

目前变电站安装工期比较紧张，而且为了赶工期土建和电气安装经常交叉作业，安装GIS设备时应严格控制作业区环境，防止粉尘进入设备。另外在安装和拆卸螺栓时，可能产生金属异物，这些杂质落入罐体是十分危险的，装配完成后应仔细检查,并用吸尘器清理干净。在GIS总装后正式耐压前，施加作用时间大于耐压时间，但电压较低的电压进行“老练”试验，能有效消除微米级细小微粒。每次老练时间应不少于5min，这种细小微粒往往经过一、二次放电以后即被消除掉，可使耐压水平提高。

(二)应确保设备密封良好

SF6气体是电气设备的重要绝缘介质，它维持设备的绝缘水平和保证优良的灭弧能力。密封性是GIS长期安全运行的关键，SF6气体泄漏对设备影响是很大的，若气体压力下降超过额定压力的15%左右时，设备处于闭锁状态而不能操作。大气中的水蒸汽分压要比设备内部的分压大的多，在气体泄漏的同时，环境中的水分会进入设备内使六氟化硫气体的湿度增大而影响电气性能。对于漏气量大的GIS电器如果只采用补气的方法，最终将导致设备内部的水分超标。GIS设备的漏气点主要有以下部位：管道焊缝、法兰接合面、动触头的拉杆密封部位、套管与法兰的密封部位、阀门、表计与管道、密度继电器、防爆或安全部件、充气或试验接头、组合电器的外壳焊缝等。因此，GIS设备充气后应进行严格进行泄漏检测，以消除隐患，保证设备的安全运行。同时应注意，SF6压力表读数只能作为密封性的辅助检查，气体压力减少并不能说明气体一定有泄露，只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论。

(三)应严格控制SF6气体的含水量

SF6气体中水分造成的危害一方面是高温下发生化学反应产生HF等腐蚀性的剧毒物，另一方面使绝缘件表面出现凝露降低绝缘性能，产生放电。固体绝缘介质表面吸附水膜时会使沿面电压分布不均匀，因而使闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压，介质表面粗糙，也会使电场分布畸变，从而使闪络电压降低，在高气压时易发生凝露现象，表现更为明显。GIS设备充气前抽真空是控制SF6含水量的重要保证措施，它不仅能减少SF6气体本身的水分，也减少了罐内其他物质(绝缘体、密封体等)内所含的水分，一般要求在充气之前真空度应达到133Pa(即1mmHg)还应继续抽真空一小时以上，以便使有机绝缘材料零部件中的水分有足够的时间排出。

四、安全防护方面应注意的问题

(一)防止机械伤害。

在装配扩建间隔时，必须确SF6气体已回收，才能沿圆周方向均匀松开盖板的螺栓连接，在侧面撬松盖板排除余气，才可拆卸螺母，防止余气未排尽，气室压力过大，弹出盖板击伤人员。

(二)防止电击伤害。

交流耐压试验前GIS设备所有的电流互感器的二次绕组应短路接地，电压互感器的二次绕组应一端接地，避免设备击穿时在二次侧产生过高的过电压。

五、结语

建设GIS变电站，在设计、安装、安全防护方面，都必须针对GIS设备的工作原理和特殊结构，把好关键控制点，以确保GIS变电站安全可靠灵活运行。