GIS在城网改造中的优势

中图分类号：U665.12

[摘要] SF6气体绝缘封闭金属开关设备（GIS），是城市电网建设和改装的重要设备，三相共箱，结构合理、性能稳定、安全可靠，绝缘性能好，具有优良的开断能力，连续开断额定短路电流20次无检修，盆式绝缘子采用真空浇注，表面光滑，抗尘埃污染能力高。

[关键词]城市电网，产品特点，技术优势，工艺特点。

随着中国经济建设的发展，作为能源支柱的电力事业发展空前。由于我国城乡电网结构已趋老化，可靠性不高，尤其是城市电网，许多环节已不适应经济发展的需要。为保持经济持续健康的发展，国家加大投入力度，用于城市电网的改造。

与常规开关设备相比，GIS封闭组合电器内绝缘灭弧采用优良的SF6气体作为绝缘介质，结构紧凑，占地面积小，且因为导电回路封闭在金属罐内，可以不考虑环境条件的变化而引起绝缘性能的降低，因而具有很高的可靠性和稳定性，尤其适用于城市电网。

在城网改造中，作为GIS的生产商，我们认为国产的GIS技术已经非常成熟，能满足城市供电系统的需求，现已有很多工程在城市电网中发挥着巨大的作用。下面我想通过对我公司生产的126kVGIS的特点作一些分析，以从一定的方面了解GIS的性能特点和国产GIS的生产现状。

一， GIS产品的特点

我公司自80年代中期引进日本日立公司技术，经过消化吸收并加以改进，现已完全掌握了GIS产品制造技术。GIS产品供货方式灵活，外型美观、结构合理、性能稳定、安全可靠，有良好的销售业绩和市场形象。

GIS产品有户内和户外可选，断路器的灭弧室采用单压式双向气吹灭弧原理灭弧；而隔离开关及接地开关则根据不同工况的需要，配以电动或弹簧操动机构，实现慢速与快速分合闸。126kV GIS为共箱式结构，额定开断短路电流可达40kA，具有很高的绝缘裕度，适用于63-145kvV各电压等级。操动机构采用电动弹簧操动机构，产品均整间隔运输，现场整体组装调试，以减小现场安装工作量，缩短了现场安装工期。

二，GIS的主要性能与技术优势

因GIS特殊的布置方式与结构特点，与常规产品相比较，除了要求各种开关动作灵活可靠外，还涉及以下三个主要方面的性能问题：

1 浇注绝缘子的可靠性

虽然从GIS外部来看，环境因素几乎影响不到GIS的绝缘性能，但丛GIS内部来看，绝缘性能影响因素却很多，除了受到内部电场合理性设计及壳体内导电性杂质的影响外，最重要的还取决于浇注绝缘子的可靠性。浇注绝缘子起着支撑主导电回路及分隔气室的作用，故通电后，浇注绝缘子上的电场强度特别高，GIS也极易因绝缘子的性能没有处理好，发生沿面击穿而引发短路故障，尤其是共箱结构的产品还易由一相故障发展为三相故障，造成极其严重的后果。因此浇注绝缘子的性能很大程度上决定了GIS的绝缘性能。绝缘子电场设计，材料的选用，浇注的工艺，以及运行时表面吸附的杂质及水分，老化都将影响绝缘子的绝缘性能。

我公司现拥有先进的环氧树脂真空浇注设备，并掌握了环氧树脂及其填料的合理配方及绝缘子浇注后冷却及固化工艺。先进的检测手段，使生产出的绝缘子性能优异，绝缘子的模具为钢模，内腔表面粗糙度达0.4～0.8，保证了绝缘子表面的光洁度，提高了绝缘子表面抗污染能力。为绝缘子的可靠运行提供了极大地保证。

2 主回路的通流性能

由于GIS主回路具有特殊的绝缘结构，因此如果GIS的通流性能差，会导致内部整体或局部温升过高，加剧固体绝缘子的热老化，使SF6气体产生化学变化，这都会给安全运行带来危害；又由于GIS特殊的触头连接结构，作为主回路最薄弱的环节，很大程度上影响着动热稳定性。因此GIS良好的导电通流性能，必须具备满足以下三个方面的要求：

① 合理的控制在连续额定工作电流下各部位的温升。

② 具备短时间过载过流运行的能力。

③ 发生短路故障时，应具备可靠的动热稳定性。

合理的选择导体材料是保证通流性能的一个方面，更重要的是导体连接部位接触的有效性和可靠性。与绝缘子嵌件连接的部位，必须通流良好，以严格限制该处局部温升，延缓绝缘子的热老化；而为了保证良好的动热稳定性，对接触头必须安全可靠。

完美的触头结构及先进的厚镀银技术是通流性能的必要保证。我公司产品触头与触指采用梅花瓣式结构，插入式接触，导向杆导向对中，接触良好。因而具有良好的通流性能。

3 壳体的特性

作为壳体金属罐体在GIS中一直是一个热点问题，主要集中在安全、气密及损耗上，最根本的还是安全问题。

当GIS内部出现短路故障时，将有剧烈的电弧产生，同时释放出巨大的能量。燃弧是一个很复杂的动态过程，电弧的电流、电压及燃弧时间决定了电弧本身的能量。这些能量作用于以下两个方面：一部分能量直接转化为热能，使气体加热，压力增高；另一部分能量将分解SF6气体并参与化学反应，同时产生化学能。电弧熔烧处的罐体强度会急剧下降，因此罐体的强度及烧穿时间成了人们关注的问题，在极端时刻会发生爆炸，危及人身安全。

我公司选择用锅炉钢板制罐。考虑到钢罐强度及熔点均较高，尤其是当GIS内部出现电弧故障时，钢罐内压上升小，电弧烧穿时间长。试验表明，对于6mm厚的钢板，在40KA短路电流下，烧穿时间可达1秒，足够系统可靠的切断故障，嬴得了包括启用第二段保护（后备保护）或其它保护动作的时间。

另外，罐体的分支采用冷翻边工艺（等径和不等径），极大地改善了电场状况，提高了GIS的绝缘性能。

三，关键部件的技术及工艺特点

1，喷口等静压制造技术

采用聚四氟乙烯复合材料等静压成形的“陶瓷”喷口。这种喷口很高的强度，很好的致密性及绝缘性能，有极强的耐电弧性能。在开断型式试验中，连续开断20次仍完好无损。

2，压气缸温挤压成形制造技术

铝合金气缸是断路器灭弧室中的关键部件，采用温挤压成形和固溶时效处理新工艺，即提高了性能和强度，又节约了材料。该技术亦为国内首创。

3，独特的喷涂技术

① 屏蔽罩旋压抛光成形后，表面喷塑处理，极大的改善了电场情况，提高了GIS尤其是断口间开合性能及承受电压的能力。

② 绝缘拉杆由真空浸渍的玻璃布板制成，表面采用独特的耐SF6气体及分解物腐蚀的涂料配方，极大的提高了绝缘拉杆的机械强度和绝缘性能。

③ 罐体内表面采用附着力极好，绝缘性能很高，耐SF6气体及分解物腐蚀性极好的环氧漆喷涂，减小了罐体内杂质尤其是导电性杂质对GIS绝缘性能带来的危害，提高了GIS的性能。

四 结束语

随着科技的不断进步，GIS技术小型化。自能式灭弧室已用于国产GIS中，不仅减小了断路器的体积，也减小了操动机构的操作功，降低噪声污染，保护环境。

智能化、计算机技术及光电传感技术等高科技也大量运用于GIS设备中，实现设备运行的控制、测量、保护及故障监测、预报的智能化，所有这些将使GIS成本更低，性能更高，也更加适合城市电网的需要。

作者简介

韩丽（1964-），女，工程师，从事高压开关设备的工程设计及新产品研发。