GIS隔離開關動作特性狀態監測的應用

錢林清，錢 聰

（國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

GIS隔離開關在電網中的應用十分廣泛。它利用SF6氣體的良好絕緣特性，對電氣隔離具有良好的作用。集斷路器、隔離開關等性能為一體的組合設備，具有小型化、安全性、可靠性、整體性設計的特點。但是，隨著電網范圍不斷擴大，GIS隔離開關運行的時間越來越長，導致設備故障率不斷增加，暴露出GIS隔離開關在材料、工藝、設計、安裝等方面存在的問題。因此，需要加強監測GIS隔離開關的動作特性，及時有效地處理開關在運行過程中存在的問題[1]。

1 GIS隔離開關動作特性的狀態監測方法

隨著電力測試技術的不斷提升，采用局部放電技術與X光帶電監測技術對GIS隔離開關進行特性監測已經得到了廣泛應用，對GIS開關特性的評估也已經成為現實。

1.1 GIS隔離開關氣室絕緣監測技術

1.1.1 超高頻法局部放電監測技術

在GIS隔離開關的內部，采用絕緣介質SF6氣體。它具有較強的絕緣性能，使得GIS內部的局部放電脈沖上升信號時間較短，一般是納秒級，放電時間上也僅持續幾納秒，在GIS內部具有超高頻信號成分，對開關特性的監測具有重要作用。由于超高頻放電信號穿透性強，容易穿透隔離開關的外殼，導致GIS隔離開關的氣室接縫處的盆式絕緣子泄漏到外部。這時只需要采用高靈敏度的傳感器放置在GIS隔離開關的附近，就可以監測到內部放電產生的超高頻信號，頻率在300～1 500 MHz，從而充分判斷GIS隔開開關的特征狀態。

1.1.2 超聲波法局部放電監測技術

超聲波主要利用GIS開關內部放電產生的信號來分析GIS開關是否存在漏電情況。在GIS外部采用超聲波傳感器對隔離開關進行檢測，感應GIS內部放電產生的超聲波信號來判斷GIS隔離開關是否存在放電現象。一般情況下，超聲波傳感器頻率范圍20～200 kHz，十分適合檢測GIS的內部放電。產生的頻率越高，噪聲影響越小，越能達到對GIS放電監測的效果。采用超聲波監測技術對GIS內部放電監測具有很強的抗干擾能力，監測效果十分明顯。

1.2 GIS隔離開關氣室SF6氣體監測技術

SF6的氣體壓力可以反映GIS內部的壓力特征，以間接反映它的內部絕緣強度。如果內部的SF6氣體壓力下降，說明GIS隔離開關存在放電情況。SF6的微水含量也會影響GIS隔離開關的特性。SF6氣體與水混合容易發生分解反應，采用露點法對SF6內部的氣體進行測試，也能夠判斷GIS開關是否存在放電情況。

1.3 GIS隔離開關氣室X光探測技術

GIS隔離開關的內部SF6氣體室的壓力直接影響GIS隔離開關運行狀態。對于GIS隔離設備的X射線數字成像系統檢測分析，由于X射線與GIS隔離開關的內部SF6氣體分子相互作用，會導致X光的穿透性減弱。如果被透照物體的局部存在厚度差，影響著X光射線的穿透，在探測的X光透過的區域，射線會存在一定差異，可以有效探測隔離開關的性能，從而有效判斷GIS內部設備的異常。如果在GIS內部出現分合不到位、內部存在死角的情況，采用X光探測技術也能夠進行有效判斷。

1.4 GIS隔離開關紅外線成像檢測技術

采用紅外線技術對隔離開關的特征進行檢測，是近年來發展的新技術，也是一項運用比較普遍的帶電檢測技術，在GIS隔離開關的檢測中得到了廣泛應用。

1.4.1 紅外熱成像監測

當GIS隔離開關的內部元件出現接觸不良時，紅外線成像就會不規則，或者由于電弧導致設備過熱情況，導致內部熱量傳導到GIS設備的外壁。此時，采用紅外線溫度成像儀就可以有效檢測GIS的外部溫度，進而有效判斷GIS內部的溫度狀態[2]。

1.4.2 檢測SF6氣體泄漏

GIS隔離開關的內部存在大量SF6，而該氣體的分子結構比較穩定，如果GIS隔離開關內部出現分子泄露情況，可以利用分子對激光具有較強的吸收特征來檢測其他泄漏的SF6氣體分子，進而判斷GIS開關內部是否有氣體向外擴散，分析GIS隔離開關的特性，實時檢測SF6氣體的泄漏情況，判斷GIS隔離開關的運行狀態。

2 GIS隔離開關動作特性的狀態監測應用

2.1 隔離開關動作特性狀態監測的應用

檢測GlS隔離開關動作特性狀態監測時，如果開關停電，會對下級電壓產生影響，導致整個設備的下一級設備處在停電狀態。圖1是一個典型的隔離系統，它的電氣連接主要包括斷路器、輸出系統的出線側隔離開關（4G）和母線側隔離開關（1G、2G）隔離開關系統等，同時系統中還包括線路側接地隔離開關（40）、開關側接地隔離開關（CO）和母線側接地隔離開關（BO）等電力系統控制系統。當采用測量設備測量4G、40、CO的GIS隔離開關的在線特性時，需要對系統的間隔進行停電監測；當測量1G、2G、BO的GIS隔離開關特征特性時，要對其組成的間隔系統進行停電監測，必須對該間隔和涉及的母線（如1G涉及1母，2G涉及2母）停電，才能有效監測GIS隔離開關的狀態特性。根據不同的GIS組合系統，可以形成多種不同的測試方法。當對多間隔進行綜合特性測試作業時，可以根據不同的GIS隔離開關形成不同的系統進行測試，同時也可采用流水線測試流程進行狀態測試[3]。

2.2 停電狀態監測

電力系統在停電狀態時，整個設備系統都處于停電狀態。這時可以對單個或多個GIS隔離開關的特性進行測試，實現對GIS隔離開關狀態特性的動態監測與評估。通過停電檢測GIS隔離開關中的SF6的狀態、含量、成分與壓降，并將收集的測量數據作為隔離開關的運行數據庫，能夠有效實現GIS隔離開關狀態的動態監測，實現對GIS隔離開關的分合閘行程、速度、時間、控制回路電流和曲線等進行動態監測，然后將其與數據庫中的數據進行對比分析，得到GIS隔開開關的狀態特征。測量時，可以重點關注GIS隔離開關的分合是否到位、接觸是否完好、機械設備性能是否正常、振動是否異常、控制回路是否正常等問題，最終形成對GIS隔離系統的完備狀態評價，實現停電狀態下GIS隔離開關的特性狀態監測。

在停電狀態下，要采用合理方法才能分析GIS隔離開關的特性。在測量出線側的隔離開關、出線側的接地隔離開關時，要結合實際情況，對GIS隔離開關進行停電檢測。但是，檢測母線隔離開關和母線側接地隔離開關的隔離特征時，可以采用多種間隔回路進行檢查，并采集檢測的數據。為避免高壓帶來的危害，需要對母線進行停電監測，有效減少誤操作帶來的風險。因此，在現場監測GIS隔離開關的狀態特性時，需要做好風險保護措施與安全保護措施，合理運用各種GIS隔離開關檢測技術進行檢查，并將多種檢測方法結合，從而有效提高GIS隔離開關測量特性的準確度與精度[4]。

圖1 GIS在線狀態測試結構圖

3 結 論

GIS隔離開關動作狀態特性監測對電網的正常運行具有重要作用。在實際監測中，需要結合不同的GIS開關狀態與特性，選擇不同的監測方式，有效提高系統監測的效率，準確判斷GIS開關特性存在的問題，從而及時為電力線路的維護提供技術支持。