220KV GIS与AIS对比与分析

摘 要

随着GIS在我国电网的广泛应用，GIS系统相对于传统户外AIS系统的优越性能得到实际的检验，但是近些年GIS在电力系统的使用过程中仍然曝露出一些问题，文章主要分析GIS与传统AIS的优缺点及室外GIS和室内GIS在使用过程中常见的问题，并根据实际情况提出解决问题的建议。

【关键词】AIS系统 GIS系统 断路器 对比分析

GIS（gas insulated substation）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，如图1，这些设备全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。

1 GIS与AIS对比

（1）作为传统的敞开式配电设备AIS，在我国发展已经处于成熟期，并且具有一定的制造和运行经验。它主要以瓷套作为设备外壳，从而实现绝缘的功效，一定程度上节约了成本，AIS的主要技术特点是：设备布局清晰，有利于相关人员进行日常维护和检修，整体结构简单，构架形式清晰，电气接线分明，利于操作。缺点在于AIS设备占地面积广，外露组件多，容易受到天气因素影响，不利于设备安全运行。

（2）GIS相比于AIS系统具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。缺点在于GIS属于全封闭的设备，整体造价成本高，当其出现故障时，不能通过外部直观察实现快速解除故障的目的，GIS需要借助相关监视仪器进行处理。

2 室外GIS和室内GIS

图2为室外GIS图，由于室外GIS长期暴露室外，室外GIS实际运行中，出现了几类典型问题。

2.1 室外GIS所遇到的情况

（1）案例1：某电厂在线路由运行改检修的操作过程中，当按操作步骤，操作断开220kV该线路开关时开关拒动，操作人员立即就地检查，该线路LCP控制柜合l出口压板在投入位置，开关分合闸控制电源正常，联锁条件满足，开关室SF6气压、密度正常，分闸弹簧储能正常。当检查到就地二次控制回路辅助触点时发现二次辅助触点接触不良，接触控制器受潮的现象存在，从而导致开关拒分。经仔细检查我们发现就地LCP控制柜内有水汽存在，LCP控制柜加热装置并未工作，进一步检查发现加热装置的恒温控制器损坏，导致加热器不工作通过进一步分析发现，直接原因是加热器未工作，导致LCP柜结露，引起设备接元件接触不良，间接原因是该电站所处地带常年多雨，空气湿度大引起。通过仔细检查还发现GIS多处钢架、信号线管锈蚀严重。对此特别制定整改措施：①LCP控制柜加装温湿度表以便工作人员第一时间发现问题。②每班巡回检查GIS设备是否有腐蚀、结露等情况出现，LCP柜加热器是否正常，否有结露的情况。通过以上措施，GIS一直稳定运行。未出现异常现象。

（2）案例2：GIS柜断路器SF6泄漏的信号间断出现时有时无。现象：某日NCS操作员站时有时无发出报警光字牌信号“GIS柜断路器SF6泄漏”的报警。处理：运行人员立即进行就地检查，发现对应开关就地屏上“断路器气室压力一级报警”报警灯亮。就地检查开关某一相气室密度计指针位于绿色正常区域。用SF6检漏仪详细检查该气室的各密封部件并无泄漏点。通过仔细分析我们发现，发生这种现象时正处于秋冬之际，昼夜温差变化较大，由于SF6气体的热胀冷缩特性，值此季节早晚和中午温度变化较大，导致气体密度变化较大。

2.2 室内GIS所遇到的问题

图3为室内GIS布局图，在实际运行过程中，出现典型问题及解决方案有：

（1）案例1：GIS装置内开关气室SF6气体漏气严重，发出闭锁信号。某日NCS操作员站上发出“GIS断路器SF6闭锁”光字牌。工作人员迅速前往就地GIS母线室进行检查，进入GIS母线室前，开启全部排风扇，保持室内通风良好，在GIS氧量探测仪探测正常后进入GIS母线室发现对应开关就地屏上“断路器气室压力闭锁”报警灯亮。检查开关某一相气室密度计指针位于红色区域。此时开关合闸及分闸一、分闸二回路均被闭锁。通过上述现象判断发生大量漏气情况，此时将危及设备安全，按规程不允许继续运行。经上级允许停役该条线路运行，工作人员立即将开关改为非自动状态，将其余运行线路导致另外一条母线运行，空出该条母线，暂时使用本系统母联保护临时替代线路保护运行。最后通过母联开关进行串联切断，将该开关改至检修状态进行处理。经检查发现该开关壳体连接处密封圈存在漏点，拆开该开关壳体发现密封圈安装位置不符合要求，判定为安装工艺不合格导致SF6泄漏严重。

（2）案例2：GIS装置内SF6例行性取样分析发现HF等低氟化物。某日我公司检修例行性对GIS装置SF6气体进行取样分析工作，经分析发现SF6气体中含有HF气体，该现象立即引起部门领导的重视，因为HF的产生意味着SF6气体中含有水分。水分对GIS运行的影响关键在于：如果没有将SF6气体控制在0℃以下，则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露，所附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HF等低氟化物，从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化。而是什么原因导致SF6中存在水分我们分析可能的原因是：①GIS安装过程中水分清除不彻底。②充入SF6露点不合格。其中第一点可能性更大。我们采取措施是经上级审批允许，按操作规程将不合格的SF6放出，充入合格的SF6气体。

3 结论

通过以上案例的对比分析我们发现我们GIS装置相对于传统AIS设备优点很多，但是其设备成本和维护成本确远远高于户外AIS系统。通过一段时间的运行我们发现影响户外GIS系统的主要因为户外空气的温度和湿度，所以户外GIS应该制定温度和湿度可能对设备影响的事故预案，从而尽可能避免因为这两个因素所造成GIS设备故障。室内GIS的故障主要集中于清洁度、密封性。清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务，如果GIS安装过程中不够清洁，有可能导致GIS放电，而含水在电弧的作用下则有可能产生有害气体不仅对设备造成伤害，还有可能造成人员中毒。密封性是GIS绝缘的关键，SF6气体泄露会造成GIS致命的故障。因此密封性检查应贯穿于整个制造和安装的始终。密封效果主要取决于罐体焊接质量，其次是密封圈的制造、安装调整情况。

参考文献

[1]裘吟君，刘岩，姜宏仁，等.220kV GIS SF6 CT气室闪络分析[J].南方电网技术，2007（02）：71-74.

[2]朱宝林.SF6断路器技能考核培训教材[M].北京：中国电力出版社，2003.

[3]肖登明，董越，黄东海.我国特高压输电工程的GIS技术[J].高电压技术，2006，32（12）115-117.

作者简介

凌华（1960-），男，浙江省杭州市人。大学本科学历。现为杭州华电半山发电有限公司工程师。研究方向为发电厂电气运行管理。

作者单位

杭州华电半山发电有限公司 浙江省杭州市 310000