气体绝缘金属封闭开关设备的安装与试验

摘 要：随着经济建设的快速发展和技术进步，基于SF6气体的GIS设备得到了更加广泛的应用，该项技术正在朝着智能化、标准化、低成本、高可靠、免维护的方向不断发展，本文主要根据GIS设备的研究为起点，对气体绝缘金属封闭开关设备的安装与试验进行了分析。

关键字：SF6；GIS

1 气体绝缘金属封闭开关设备的基本特点

GIS—SF6气体绝缘金属封闭开关设备，通常也可以称为SF6气体封闭式组合电器，现在在许多电力系统，尤其是72.5kV以上的各种等级电压的电力系统中得到了广泛的应用。图1.1为一款常见的气体绝缘金属封闭开关设备。

图1 气体绝缘金属封闭开关设备

GIS是由不同的功能模块组成的，诸如进线间隔、出线间隔、母联间隔、桥路间隔等等，通过不同的组合，就能实现电流系统的不同要求。而GIS的每个功能单元，又是由若干个隔室组成的，隔室的分割通常是采用绝缘隔板来实现，不同隔室内可以有不一样的气体压力。

2 气体绝缘金属封闭开关设备的运行原理及条件

2.1 运行原理

GIS设备是由SF6气体作为绝缘和灭弧介质，这个是GIS设备的主要特征。首先需要对GIS进行真空处理，然后放入SF6气体，并进行SF6气体水分进行测量，必须在运行中对GIS内的SF6气体进行实时监控。

整个GIS设备的工作原理如下所示：

第一步：对断路器、隔离开关、快速接地开关进行选择控制，并在终端进行集中控制；

第二步：实时监视断路器、隔离开关、快速接地开关的工作状态；

第三步：实时监视各气室SF6气体密度及压力是否正常；

第四步：实现本间隔内断路器、隔离开关、快速接地开关之间的电气联锁；

第五步：显示一次主接线形式及运行状态；

第六步：监视控制回路电源是否正常；

第七步：集中控制，系统的各个元件都集中于就地控制柜的控制方式中。除了断路器外，对各气室的抽真空、充放气、测水分等均集中在就地控制柜上进行。

第八步：分散控制。SF6气路按气隔单元在各自的监控装置内进行监控，每一个气隔单元有一套元件，与就地控制柜仅有电气信号相连。

以上就是整个GIS设备的基本工作流程。

2.2 运行条件

气体绝缘金属封闭开关设备的运行主要遵循如下几个步骤：

第一：首先整个设备必须有通风装置，且通风设备在气室的底部；

第二：将设备充入SF6气体，并且必须将通风系统开启，这样可以在工作区避免SF6气体的漏泄；

第三：对于存放时间较长（半年以上）的SF6气体，在使用要检验其水分和空气含量；

第四：在电气设备使用前，检验气室内SF6气体的水分和空气含量是否符合标准；

第五：每个季度对SF6气体的含水量进行一次检查，待系统稳定后，可以每年对含水量进行一次检测；

第六：在进入SF6配电装置室的时候，必须先进行15min的通风，并且对SF6气体含量进行测量；

第七：如果在SF6配电装置低位区工作的时候，需要首先对SF6气体含量以及含氧量进行检测；

第八：在进行设备解体的检修之前，必须先检验SF6气体。

第九：在进行SF6设备的检修时，将设备封盖打开之后，检修人员需要30min暂离现场。

以上九点运行气体绝缘金属封闭开关设备的必要条件，如果出现不符合要求的情况，必须进行修正，仿真事故的发生。

3 气体绝缘金属封闭开关设备的安装及其质量控制

3.1 气体绝缘金属封闭开关设备的安装

气体绝缘金属封闭开关设备的安装在安装过程中，应该保证安装环境的清洁，保证工作区域不受灰尘、水滴和潮湿空气的影响。

在各个模块安装完成后，使用电缆进行连接，按照相关的插头标号进行插接，实现模块的链接。整个GIS设备将分割为多个互相独立的气室，当发生事故的时候，可以有效预防事故的扩大。

在设备链接之后，进行充气，在这个过程中需要保持通风，同时需要有2个人在工作现场。

当完成了充气过程之后，需要对气密性进行检查，检查之后，为达到额定压力进行二次充气，一般情况下，不同气室的额定压力见表2所示。

表2 不同气室的额定压力（20摄氏度）

项目 额定充气压力 报警压力 闭锁压力

断路器气室 700 620 600

电压互感器气室 700 620 600

其他气室 500 440 420

3.2 气体绝缘金属封闭开关设备的试验

气体绝缘金属封闭开关设备的试验主要包括局部放电试验；测量主回路电阻；主回路工频耐压试验；特性试验；气体密封性试验；验证接线正确；SF6气体湿度的测定；以及机械操作。

试验的主要步骤如下：

?首先检测SF6气体的含水量，采取对SF6气体的露点进行测量，对其含水量加以确定，达到低于150L的断路器气室，低于250L的其他气室。

?测量回路电阻。该测量步骤主要是通过对比三相回路电阻的不平衡度来判断导电部件的接触性。

?检查并且操作就地控制柜，对于每个操作的可靠动作进行检查，并且要逐一对每个联锁、闭锁条件进行检查、核对。

?对于每个功能模块的参数采取间隔式检查，譬如快速接地开关、断路器、电压互感器以及电流互感器等等。

?断路器高压试验。试验电压分A、B、C三相分别施加。试验中调整电压按逐步升高，随时观察泄漏电流的变化。当实验结束的时候，对于已经通过绝缘试验的设备，应该迅速地将试验电压调整到零。

如果上述的试验全部合格，则可以将设备投入运行。

4 气体绝缘金属封闭开关设备的运行实验分析

本次实验采用SF6气体，SF气体的实现主要有六大实验：主回路温升试验，机械寿命试验，绝缘试验，动热稳定试验，开关及关合能力试验。

4.1 主回路温升试验

主回路温升试验试验的主要流程是在闭锁气压下进行，主要接触面均镀以厚银，壳体均为铝合金制品。主回路2000A，母线回路为2500A的条件下顺利通过。

具体的测试结果如表3所示：

4.2 机械寿命试验

由于断路器配专用小型化弹簧机构，机械寿命试验4500次无异常现象。同时又进行了余度试验4500次（共9000次）试验，依然无任何异常现象出现。

4.3 绝缘试验

按新国标要求进行绝绝试验。由于触头间电场强度较均匀，在闭锁气压0.5MPa下，顺利通过了265kV工频耐压试验，未发生任何击穿现象。可见，绝缘裕度很大。

4.4 动热稳定试验

GIS在一个进出线回路上通过40kA（4s）短时耐受电流、100kA峰值耐受电流试验。

4.5 开关及关合能力试验

进行全面、严格的型式试验，试验时SF6断路器在闭锁气压0.5MPa下进行，重合闸的合分时间均为不大于60ms。这可以说明断路器的灭弧室的开断性能非常优异，在GIS中十分可靠、稳定。

5 结 语

随着经济建设的快速发展和技术进步，基于SF6气体的GIS设备得到了越来越多的应用，其发展朝着高可靠、免维护、智能化、低成本、标准化的方向进行发展，本文主要根据GIS设备的研究为起点，简单的分析了GIS设备。

现在关于SF6气体的使用利弊仍然存在诸多争议，但不可否认的是减少SF6气体使用到底是件好事。是世界范围内，我国虽然较早的开展SF6混合气体绝缘特性研究，但是从产品研发的角度而言，长期以来生产规模的形成还有待提高。

参考文献

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