GIS變電站建設(shè)應(yīng)注意的幾個問題

一、前言

GIS(gas-insulated metal-enclose switchgear)，即氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，又稱“六氟化硫封閉式組合電器”，它是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、快速接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器和母線等元件組合并封閉于金屬殼體內(nèi),充SF6氣體絕緣組成一種組合式高壓電器。GIS設(shè)備具有占地省、安裝維護(hù)工作量少、檢修周期長的特點，常規(guī)變電站一個110千伏出線間隔寬約8米，采用GIS設(shè)備寬約0.8-1米，而且GIS設(shè)備電磁輻射小，防污性能好，因此GIS變電站在城市中心區(qū)得到越來越廣泛的應(yīng)用。但GIS設(shè)備也存在造價高、故障停電范圍廣、停電時間長、查找故障點困難、不易擴建的不足，針對GIS設(shè)備的特點，下面提出建設(shè)GIS變電站應(yīng)重點注意的幾個問題。

二、設(shè)計應(yīng)注意的問題

(一)主接線設(shè)計和氣室劃分應(yīng)充分考慮擴建和故障檢修的靈活性

在設(shè)計GIS設(shè)備時，一般按主接線將其分為若干個具有完整的供電、送電和其它功能(控制、計量、保護(hù)等)的間隔。每個間隔可再劃分為若干氣室或氣隔。每一回路并不是運行在一個氣壓系統(tǒng)中，斷路器因需要滅弧，氣壓較高;母線、隔離開關(guān)等只需絕緣，氣壓較低，所以每一個回路中都分成數(shù)個獨立的氣體系統(tǒng)，用盆式絕緣子隔開，成為若干個氣隔。分成氣隔后還可以防止事故范圍擴大，并利于各元件分別檢修，也便于更換設(shè)備。

多數(shù)變電站是分期建設(shè)的，由于GIS設(shè)備在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)變電站差別較大，設(shè)計時除了考慮主接線還要考慮氣室的劃分，否則下次擴建間隔可能導(dǎo)致全站停電，而且停電時間將長達(dá)數(shù)天(回收氣體和間隔對接約24小時，回路電阻測試約3小時，抽真空約12小時，靜置24小時，充氣檢漏約8小時，交接試驗、傳動、聯(lián)調(diào)約24小時，驗收消缺質(zhì)監(jiān)約12小時)。因此一期建設(shè)時應(yīng)采取先上隔離開關(guān)或在母線擴建端設(shè)置SF6小室等措施縮短母線連接時間。同時在氣室劃分時應(yīng)注意便于運行、維護(hù)、檢修。當(dāng)發(fā)生故障需要檢修時，應(yīng)盡可能將停電范圍限制在一組母線和一回線的區(qū)域：①主母線與備用母線氣室分開。②主母線與主母線側(cè)的隔離開關(guān)氣室應(yīng)分開，以便于檢修主母線。③考慮當(dāng)主母線發(fā)生故障時，能盡可能縮小波及范圍和作業(yè)時間，當(dāng)間隔數(shù)較多時，應(yīng)將主母線分成若干個氣室。④為了防止電壓互感器、避雷器發(fā)生故障時波及其它元件，以及方便現(xiàn)場試驗和安裝作業(yè)，通常將電壓互感器和避雷器單獨設(shè)氣室。⑤由于電力電纜和GIS的安裝時間不一致，經(jīng)常需要對電纜終端的SF6氣體進(jìn)行單獨處理，所以電纜終端應(yīng)單獨設(shè)立氣室，但可通過閥門與其它元件相連，以便根據(jù)需要靈活控制。

(二)戶內(nèi)通風(fēng)裝置設(shè)計應(yīng)防止氣體泄漏造成窒息事故。

SF6氣體的密度大約是空氣的五倍，泄露時必將沉積于電纜溝槽等低洼處，濃度過大會使人窒息，在室內(nèi)六氟化硫設(shè)備場所應(yīng)配備六氟化硫濃度儀和氧量儀，GIS室通風(fēng)設(shè)施的控制開關(guān)應(yīng)設(shè)計在GIS室門外。

(三)應(yīng)設(shè)計配置快速接地開關(guān)

GIS與常規(guī)設(shè)備不一樣地方，需要配置檢修接地開關(guān)和快速接地開關(guān)2種不同性質(zhì)的接地開關(guān)。前者配置在斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)的旁邊，僅起到斷路器檢修時兩側(cè)接地的作用;而快速接地開關(guān)配置在出線回路的出線隔離開關(guān)靠線路一側(cè)，它有2個作用：①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;②當(dāng)外殼內(nèi)部盆式絕緣子出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，并發(fā)展成外殼內(nèi)部燃弧時，快速接地開關(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。

三、現(xiàn)場安裝應(yīng)注意的問題

(一)應(yīng)重視GIS設(shè)備安裝的潔凈度

目前變電站安裝工期比較緊張，而且為了趕工期土建和電氣安裝經(jīng)常交叉作業(yè)，安裝GIS設(shè)備時應(yīng)嚴(yán)格控制作業(yè)區(qū)環(huán)境，防止粉塵進(jìn)入設(shè)備。另外在安裝和拆卸螺栓時，可能產(chǎn)生金屬異物，這些雜質(zhì)落入罐體是十分危險的，裝配完成后應(yīng)仔細(xì)檢查,并用吸塵器清理干凈。在GIS總裝后正式耐壓前，施加作用時間大于耐壓時間，但電壓較低的電壓進(jìn)行“老練”試驗，能有效消除微米級細(xì)小微粒。每次老練時間應(yīng)不少于5min，這種細(xì)小微粒往往經(jīng)過一、二次放電以后即被消除掉，可使耐壓水平提高。

(二)應(yīng)確保設(shè)備密封良好

SF6氣體是電氣設(shè)備的重要絕緣介質(zhì)，它維持設(shè)備的絕緣水平和保證優(yōu)良的滅弧能力。密封性是GIS長期安全運行的關(guān)鍵，SF6氣體泄漏對設(shè)備影響是很大的，若氣體壓力下降超過額定壓力的15%左右時，設(shè)備處于閉鎖狀態(tài)而不能操作。大氣中的水蒸汽分壓要比設(shè)備內(nèi)部的分壓大的多，在氣體泄漏的同時，環(huán)境中的水分會進(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。對于漏氣量大的GIS電器如果只采用補氣的方法，最終將導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的水分超標(biāo)。GIS設(shè)備的漏氣點主要有以下部位：管道焊縫、法蘭接合面、動觸頭的拉桿密封部位、套管與法蘭的密封部位、閥門、表計與管道、密度繼電器、防爆或安全部件、充氣或試驗接頭、組合電器的外殼焊縫等。因此，GIS設(shè)備充氣后應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格進(jìn)行泄漏檢測，以消除隱患，保證設(shè)備的安全運行。同時應(yīng)注意，SF6壓力表讀數(shù)只能作為密封性的輔助檢查，氣體壓力減少并不能說明氣體一定有泄露，只有在同一溫度下對比不同時間下的壓力才能得出正確的結(jié)論。

(三)應(yīng)嚴(yán)格控制SF6氣體的含水量

SF6氣體中水分造成的危害一方面是高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生HF等腐蝕性的劇毒物，另一方面使絕緣件表面出現(xiàn)凝露降低絕緣性能，產(chǎn)生放電。固體絕緣介質(zhì)表面吸附水膜時會使沿面電壓分布不均勻，因而使閃絡(luò)電壓低于純空氣間隙的擊穿電壓，介質(zhì)表面粗糙，也會使電場分布畸變，從而使閃絡(luò)電壓降低，在高氣壓時易發(fā)生凝露現(xiàn)象，表現(xiàn)更為明顯。GIS設(shè)備充氣前抽真空是控制SF6含水量的重要保證措施，它不僅能減少SF6氣體本身的水分，也減少了罐內(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)抽真空一小時以上，以便使有機絕緣材料零部件中的水分有足夠的時間排出。

四、安全防護(hù)方面應(yīng)注意的問題

(一)防止機械傷害。

在裝配擴建間隔時，必須確SF6氣體已回收，才能沿圓周方向均勻松開蓋板的螺栓連接，在側(cè)面撬松蓋板排除余氣，才可拆卸螺母，防止余氣未排盡，氣室壓力過大，彈出蓋板擊傷人員。

(二)防止電擊傷害。

交流耐壓試驗前GIS設(shè)備所有的電流互感器的二次繞組應(yīng)短路接地，電壓互感器的二次繞組應(yīng)一端接地，避免設(shè)備擊穿時在二次側(cè)產(chǎn)生過高的過電壓。

五、結(jié)語

建設(shè)GIS變電站，在設(shè)計、安裝、安全防護(hù)方面，都必須針對GIS設(shè)備的工作原理和特殊結(jié)構(gòu)，把好關(guān)鍵控制點，以確保GIS變電站安全可靠靈活運行。