GIS組合電器的大修及運維淺析

張紹波

（中國石油吉林石化公司機動設備處，吉林吉林 132021）

0 引言

GIS（Gas Insulated Switchgear，氣體絕緣開關裝置）組合電器，是將高壓供變電系統的隔離開關、斷路器、母線、接地刀閘、電壓互感器、電流互感器、避雷器、進（出）線終端等設備及元件組合等封閉在金屬殼體內，封閉室內充以一定壓力的SF6氣體作為絕緣介質而組成的成套高壓電器設備。因占地面積小、使用壽命長和維護方便等，在石化行業得到廣泛應用。公司現有12套（用于220 kV系統1套，66 kV系統11套），為企業的安全、可靠、經濟供電提供了硬件保障。但因元件布局緊湊，電壓等級高，開關容量大，位置極其重要（主要用于總降變電所的進線），故對日常運行維護及檢修要求較高，以檢修中的問題為例，給出GIS組合電器的大修和運維工作中應注意的問題。

1 大修設備概況

此次分解大修的GIS組合電器是北京北開電氣股份有限公司的產品，型號為ZF4-110。于20世紀90年代末投用，檢修時已運行16年。該設備采用液壓操動機構，三相分箱式結構，主要包括11組（因為是分箱式結構，所以每組包括3個間隔）電氣間隔：2組進線隔離刀間隔，2組進線斷路器間隔，1組母聯斷路器間隔，2組主變壓器饋出斷路器間隔，2組電流互感器間隔，2組電壓互感器間隔。檢修內容是逐個間隔分解檢查，更換損壞或有缺陷的部件，檢修液壓操動機構。設備的整體外觀如圖1所示。

2 設備檢修情況

（1）人員準備。施工單位配備項目經理1名，電氣安裝人員6名，電氣試驗人員2名，起重人員1名，鉗工2名，力工5名，明確人員分工并進行必要的安全、技術培訓。

圖1 設備外觀

（2）物資及工機具準備。現場配備吊車、鉗工工作臺、安全防護用具、SF6回收設備和真空泵、SF6氣體回收鋼瓶、真空吸塵器、瓶裝SF6氣體、高純氮、微水檢測儀、SF6氣體檢漏儀、高壓耐壓試驗儀、直流電阻測量儀、交直流穩壓電源、無水乙醇等。

（3）檢修現場環境準備。清理現場雜物，做好現場防雨防塵，使現場作業環境達到無垃圾、無灰塵、無臟污的干凈整潔的狀態，同時要做好現場的通風。

3 檢修工作實施

3.1 SF6氣體回收

在設備分解前，將各封閉間隔室內的SF6氣體及分解物用SF6氣體回收裝置回收到空瓶中并抽真空，然后用高純氮反復沖洗，開啟密封后，人員撤離現場30 min以上，同時現場進行徹底通風。

3.2 設備分解檢查及更換部件

完成上述工作后，分解各氣室，取出吸附劑，用真空吸塵器吸除零部件上的固態分解物，再用無水乙醇清洗金屬零部件及絕緣部件。

分解全部斷路器、隔離開關、接地開關等封閉間隔室，檢查內部盆式絕緣子、滅弧罩、絕緣拉桿等部件，更換缺陷部件，更換全部O形密封圈，更換吸附劑，調整開關分合閘位置。檢修發現3個問題。

（1）盆式絕緣子有放電痕跡，如圖2所示。這種放電的最主要原因是盆式絕緣子表面粗糙和存在雜質以及含水量超標。更換新的合格的盆式絕緣子，安裝時應進行表面處理。

（2）斷路器玻璃鋼滅弧罩損壞，如圖3所示。這種損壞主要是斷路器在分、合閘時產生的振動和沖擊引起的，應增加其機械強度。更換新的玻璃鋼滅弧罩。

圖2 盆式絕緣子有放電痕跡

圖3 玻璃鋼滅弧罩損壞

圖4 絕緣拉桿損壞

（3）絕緣拉桿損壞4根，如圖4。這種現象主要在切斷大電流，特別是短路電流時，在電磁力作用下，在水平方向產生扭矩，導致連接部位撕裂。更換新的絕緣拉桿。

3.3 設備回裝、充氣

處理完各部部件后，將設備回裝、調試。抽真空合格后，充0.05 MPa高純氮，檢測濕度合格后再次抽真空，然后充0.05 MPa SF6氣體，檢漏、測濕度合格后充SF6氣體到額定值，重新測濕度并檢漏至合格。

3.4 檢修后測試

（1）回路電阻測量。GIS設備組裝完畢后，在元件調試之前，應測試主回路電阻，以檢查主回路中的連接和觸頭接觸情況，并采用直流降壓法測量，測試電流≥100 A。測試電流可利用進出線套管注入，當測試回路各相長度相同時，測量的各相數據應在三相平均值的±10%以內。

（2）斷路器測試。測量斷路器的分、合閘時間及同期性；測量分、合閘線圈的絕緣電阻及直流電阻；試驗操動機構的閉鎖性能；檢查操動機構的防跳和防止非全相合閘輔助控制裝置的動作性能；做工頻耐壓試驗。

（3）隔離開關和接地開關。測量分、合時間，試驗操動機構，測量輔助回路和控制回路絕緣電阻及工頻耐壓試驗。

（4）電流互感器。將GIS上所有電流互感器的二次繞組短路并接地，規定的試驗電壓加到每相導體和外殼之間，每次試驗一相，其他不需要試驗相，將導體與接地的外殼連接。

4 分解大修對今后日常運維的啟示

GIS組合電器自20世紀90年代在國內陸續使用以來，其優良、可靠的性能已被用戶認可，但目前大多已運行超過15年，正處于故障高發期，所以日常運行維護要引起特別重視。按照規范標準要求，運行維護主要包括巡視檢查、定期檢查和臨時性檢查，具體工作內容在DL/T 603—1996《電氣絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規程》中有詳細說明，本文不再贅述。通過分解大修發現，今后的運行維護應做好5項工作。

（1）檢查氣體壓力，發現氣體壓力降低要及時補氣，嚴重時應查明泄漏原因，及時消除漏點。這里不要用化工生產裝置中常用的“帶壓堵漏”方法消除漏點，因為采用該方法要打入大量的膠劑，在密閉的間隔內產生不規則的凹凸面，極易產生放電，嚴重時導致整個密閉間隔內的母線崩燒，這方面已有案例教訓。

（2）加強設備基礎的巡視檢查。東北的冬季氣候寒冷，易發生設備基礎凍脹，從而導致氣室間隔在盆式絕緣子連接處產生漏點，使氣體壓力急聚下降，導致嚴重后果。

（3）加強環境溫度控制。如果環境溫度變化過大和過快，勢必引起密閉間隔濕度加大，造成氣體含水超標，導致事故。

（4）當斷路器切斷短路電流后，應進行分解檢查后再投入運行，上面滅弧罩和絕緣拉桿損壞現象應是切斷大電流引起的。

（5）利用先進的技術手段，實施設備的狀態監測和故障診斷。據有關資料顯示，用超聲波局部放電法和超高頻局部放電法，能快速、精確地定位GIS組合電器的缺陷。

5 結語

GIS組合電器通常安裝在化工企業總降變電所的進線位置，對整個企業的安全穩定供電具有舉足輕重的地位，由于化工企業連續化生產，系統停電檢修的機會很少，因此做好運行維護工作是極其重要的，必須及時發現微小缺陷，并盡快處理。