摘　要：簡述了GIS設備在城市負荷中心應用的優越性，并根據變電站設計和運行的經驗，對GIS設備在變電站中主接線的接線方式、布置的特點以及GIS設備故障維護等應用提出了若干建議。
關鍵詞：GIS  變電站  設計  建議

1 GIS設備的應用及其優越性
　　SF6氣體絕緣全封閉組合電器(GIS)具有體積小、技術性能優良的特點。目前，廣州除了天河、鹿鳴、伍仙門等變電站外，近期珠江新城220 kV潭村變電站、老城區10 kV升壓站、220 kV荔灣變電站、芳村220 kV花地變電站均采用了GIS設備。廣州城區110 kV終端變電站為了減少建筑面積和控制建筑高度，滿足城市規劃的要求，并與周邊環境相協調，利于城市景觀的美化，已開始考慮采用GIS設備的方案，如待建的寶崗、較場、二沙 、西場、玉樹、花穗、增窖等110 kV變電站。隨著GIS設備使用的增多，應不斷總結經驗，在設計中充分考慮施工、運行、維護的方便，進一步優化和改進設計。GIS的主要優點在于：
　　a）占地面積小，一般220 kV GIS設備的占地面積為常規設備的37%；110 kV GIS設備占地面積為常規設備的46%左右，符合我國節約用地的基本國策，減少了征地、拆遷、賠償等昂貴的前期費用。　
　　b）由于GIS設備的元件是全封閉式的，因此不受污染、鹽霧、潮濕等環境的影響 。GIS設備的導電部分外殼屏蔽，接地良好，導電體產生的輻射、電場干擾、斷路器開斷的噪音均被外殼屏蔽了，而且GIS設備被牢固地安裝在基礎預埋件上，產品重心低，強度高 ，具有優良的耐震性能，尤其適合在城市中心或居民區使用。與常規設備相比，GIS更容易滿足城市環保的要求。
　　c）SF6氣體作為絕緣介質，氣體本身不燃燒，防火性能好，而且具有優異的絕緣性能和滅弧性能，運行安全可靠，維護工作量少，檢修周期長，適合于變電站無人值班,達到減人增效的目的。
　　d）施工工期短。GIS設備的各個元件通用性強，采用積木式結構，組裝在一個運輸單元中，運到施工現場就位固定�，F場安裝的工作量比常規設備減少了80%左右。
2 GIS設備主接線的選擇
　　GIS設備主接線的選擇應遵守變電站電氣主接線的設計原則———可靠性、靈活性及經濟性。根據GIS設備具有故障少、檢修周期長、運行可靠性高的特點，其主接線可以簡化。例如110 kV和220kV配電裝置一般可以不用旁路母線，但GIS設備發生故障時，其停電范圍比常規設備大的特點。當GIS設備局部發生故障后，檢修故障元件時，必須把故障氣室的SF6氣體全部抽出來，而GIS設備導電觸頭之間的距離是按充有一定壓力的SF6氣體設計的，距離比空氣絕緣時小的多，因此該氣室的母線必須停電才能進行檢修。這就要求變電站運行維護和檢修人員對GIS的工作原理和結構比較熟悉，否則極易發生誤操作或人為內部短路事故，伍仙門的兩起110 kV GIS內部短路事故就說明了在變電站運行維護中，應特別注意這一點，為此，GIS設備的主接線不能過分簡單，110 kV母線和220 kV母線都應采用分段的接線方式，避免局部故障造成母線全停，擴大故障范圍。
　　目前大型樞紐變電站110 kV，220 kV的GIS設備多數采用單母線分段或雙母線分段的接線方式。單母線分段接線具有簡單、經濟、方便的特點，適用于110 kV，220 kV饋線為4回的變電站；雙母線分段接線可以輪流檢修母線，調度靈活，擴建方便，便于試驗，適用于110 kV，220kV饋線在6回以上的變電站。對于一般的220 kV終端變電站，220 kV側可采用線路變壓器組接線方式，110 kV側采用單母線分段的接線方式。110kV終端變電站的110 kV GIS設備仍考慮采用線路—變壓器組的接線方式，終端變電站的10 kV部分采用單母線分段，互為備用。
3 變電站GIS設計及運行中應注意的問題
3.1 總體布置
　　室內布置時，GIS室的寬度由GIS設備的寬度和通道寬度決定。工作通道寬度應考慮當采用電纜作為進出線時，由于GIS設備與高壓電纜的交流耐壓試驗的標準值不同，現場耐壓試驗需要裝設臨時SF6空氣套管，必須注意帶電體與墻壁之間的安全距離，同時還要考慮移動式SF6氣體回收裝置的寬度及轉彎半徑，檢修和搬運GIS組件所需要的寬度。GIS室的高度必須考慮設備運輸、安裝、大修和試驗的可能性，檢修時應可以整體起吊斷路器及其他組件，并注意現場耐壓試驗時帶電體與房頂的安全距離。戶外布置GIS時，通道的寬度和通道上架空跳線的高度應考慮開進汽車起吊等作業，一般距GIS外緣不得小于3.5 m。
　　進行GIS總體布置時還必須考慮電力電纜敷設、架空線走向、控制和繼電保護盤的布置等因素。
3.2 GIS室的通風
　　有關標準規定：GIS室里的SF6氣體的體積分數≤1000 mL/m3，空氣中的含氧量不得低于18%，所以在GIS室內必須裝設通風設備，其通風量為GIS室空間體積的3～5倍。一方面考慮正常情況下運行人員進入GIS室前對室內進行換氣，另一方面在GIS外殼發生爆裂后應能可靠排出SF6氣體。根據發熱通風的要求，室內通風通常將出風口布置于室內的上部，但由于SF6氣體的比重約為空氣的5倍，SF6氣體沉積于電纜溝或接近地板的底層空間 ，所以通風設備的出風口應考慮設在GIS室的下部，以便迅速可靠地排出外逸的SF6氣體。
3.3 GIS設備的土建設計
　　GIS設備是由剛性的各個元件用螺栓連接起來的，為了防止SF6氣體泄漏，母線管法蘭連接時的垂直誤差不能超過0.5 mm，基礎預埋槽鋼之間的水平誤差不能超過2 mm。
　　為了施工安裝的方便，應在GIS室的兩端和適當位置預埋地錨鉤，以便GIS設備的就位。GIS室的室內裝飾目的是以防潮、防塵為主，在GIS現場安裝、檢修過程中，空氣中含塵量一般不得超過0.1 mg/m3，空氣的相對濕度不宜超過70%。因此GIS室不宜采用容易起灰的水泥地面和石灰墻面，并應盡量減少不必要的門窗。
3.4 GIS設備的故障
　　GIS是運行可靠性高、維護工作量少、檢修周期長的高壓電氣設備，其故障率只有常規設備的20%～40%，但GIS也有其固有的缺點，由于SF6氣體的泄漏、外部水分的滲入、導電雜質的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導致GIS內部閃絡故障。GIS的全密封結構使故障的定位及檢修比較困難，檢修工作繁雜，事故后平均停電檢修時間比常規設備長，其停電范圍大，常涉及非故障元件。
　　GIS設備的內部閃絡故障通常發生在安裝或大修后投入運行的一年內，根據統計資料，第一年設備運行的故障率為0．53次/間隔，第二年則下降到0.06次/間隔，以后趨于平穩。根據運行經驗，隔離開關和盆型絕緣子的故障率最高，分別為30%及26.6%；母線故障率為15%；電壓互感器故障率為11.66%；斷路器故障率為10%；其他元件故障率為6.74%。因此在運行的第一年里，運行人員要加強日常的巡視檢查工作，特別是對隔離開關的巡視，在巡查中主要留意SF6氣體壓力的變化，是否有異常的聲音(音質特性的變化 、持續時間的差異)、發熱和異常氣味、生銹等現象。如果GIS有異常情況，必須及時對有懷疑的設備進行檢測。
4 結束語
　　隨著城市的發展，GIS在變電站的應用會越加廣泛，因此，從設計、安裝、運行維護 、檢修等各方面不斷地加以總結，才能使GIS設備發揮更大的作用。