GIS组合电器简介

GIS组合电器简介

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，这些设备或部件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设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。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。

目前，GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通等，国内生产厂家有西开、沈高、平高等。我国通过技术引进，消化吸收，目前已掌握500千伏GIS的设计制造技术。自主研发的1000千伏GIS（包括核心部件灭弧室和操动机构）将完全自主设计制造，预计2009年6月可提供产品。

GIS制造技术在不断进步和发展，40多年来，各GIS 生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维

护方面进行了大量研究、开发。随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。

关于GIS安装、试验及设计的思考

1 GIS概述 GIS的定义为：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。它是由短路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gas insulated substation。

2 GIS的安装

为了保证GIS安装的顺利进行，在施工设计阶段，设计人员需要认真考虑以下两个方面的问题，否则会给GIS的安装带来许多困难。

首先是GIS的起吊方式。目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机。起重机起吊速度有两档，低速档主要用于设备就位时的调整。两档协调应用。如公伯峡 330kV GIS工程、棉花滩

220kV GIS工程及一些电压等级更高的电站均采用这种起吊方式，实践证明是行之有效的。

其次是GIS设备基础的预埋方式。通常GIS的载荷条件、留孔及预埋要求均由制造商提供，但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的。目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类。其中预埋螺栓的施工较简单，但调节性差，若螺栓遇到楼板钢筋，则需要调整螺栓位置，并在需要与之连接固定的设备支架上重新开孔，然后对开孔进行防锈处理。而预埋槽钢则不存在上述问题，因此应用较多。上述两方面应在设计中注意。在GIS安装期间，往往需要设计方代表在现场，此时设计人员应该了解GIS 安装过程中的三大要素：即清洁度、密封性和真空度。因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最后一个关键阶段。

大量的安装实践证明，保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务。国内GIS安装现场的场地情况通常较差，为了防止起灰尘，安装前第一次清洁时应在场地洒水并用水揩净，在空气静止48h后才开始安装。作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝屑，这些微粒都是耐压实验中放电的来源，因此要特别注意保证铝导体的清洁。这就要求一方面

强化对导体加工过程的清洁检查，防止出现死区；另一方面在总装前制造商应增加导体振动清洁的新手段，尽量把空心体内部死角的残留物清理出来，或者对安装前的导体做类似局部放电试验以检查出残留的铝屑和金属丝。某些国产GIS产品由于管理不严，出厂时GIS内还残留有杂物，加之许多安装现场管理不严，灰尘漫天，更增加了确保清洁度的难度，所以必须严格要求，精心施工。万家寨GIS就是因为GIS内杂物引起试验时三次放电，不得不又拆开进行局部清理，既增加了工作量，又影响了工期，这个教训值得引以为戒。

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。

除上述两个关键因素外，真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素，是控制SF 6含水量的重要保证措施，它不仅能减少SF6气体本身的水分，也可减少罐内其它物体( 绝缘体、密封体)内所含的水分，一般要求在充入SF6气体之前真空度要达到133Pa，再继续抽真空30min。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。如果将SF6露点的允许值控制在较低值，则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶，它对绝缘性能几乎没有影响。因此，在IEC及国际上均有规定：充入GIS的新气体在额定密度下其露点不应超过－5℃。

3 GIS的试验

GIS的试验包括型式试验、出厂试验及现场试验。其中型式试验是检验产品的正确性，验证GIS装置的各项性能；出厂试验是在每一间隔上进行的，以检验加工过程中是否存在缺陷；现场试验是检查GIS配电装置在包装、运输、储存和安装过程中是否出现异常现象行之有效的监测方法，是GIS在投运之前必须进行的，也是前两种试验无法替代的。

试验结果表明：(1)现场绝缘试验中往往会发生零件松动、脱落、导电表面刮伤；(2)强烈的振动造成绝缘子开裂；(3)安装错位引起电极表面缺陷；(4)安装过程中造成导电微粒进入；(5)由于疏忽将工具遗忘在装置内；(6)原来潜伏在装置内的导电微粒在工厂试验时未能检测出来，后来在运输和安装过程中被振荡出来或

漂浮在装置内等。这些因素都会导致绝缘故障。这些绝缘缺陷一般分为两大类：一是由自由微粒和灰尘诱发的绝缘事故，称为活动绝缘缺陷(A类)；二是由于安装运输中的意外造成的固定绝缘缺陷(B类)。

据统计，SF6设备的绝缘事故有2/3都发生在未进行现场耐压试验的设备上。加拿大安大略水电局的运行经验表明，GIS的事故不仅多发生在未做现场绝缘试验的设备上，而且多发生在安装后投入运行的最初4个月内，这类事故约占总事故的67%。第一年事故率为0.53次/年·间隔，之后为0.06次/年·间隔。北美地区的调查报告认为，GIS运行后头一年事故率为4次/所·年，一年以后为0.1次/所·年。因此，GIS 经工厂装配、运输和现场安装之后，在投运前进行绝缘试验是十分必要的。

4 GIS外壳接地问题

GIS的外壳接地方式有两种，一种是一点接地方式，另一种是多点接地方式。一点接地方式是在GIS 外壳的每个分段中一端绝缘，另一端用一点接地的方式。在结构上，串联的壳体之间一般是在法兰盘处绝缘，对地之间是在壳体支座处缘绝缘。这种接地方式的优点是：因为长时间没有外壳电流通过，故即使电