330kV GIS在高海拔地区的应用探讨
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【摘 要】气体绝缘金属全封闭组合电器（GIS）作为一种可靠的输变电设备，在国内多数地区得到了广泛的应用。但由于我国地理区域辽阔，地形复杂多变，高海拔地区的电力系统也与低海拔地区电力系统的应用要求有很大的差异，本文对在高海拔地区应用330kV GIS设备的有关注意事项进行了探讨，可供高海拔地区GIS设备的安装进行参考。
【关键词】330kV；全封闭组合电器（GIS）；高海拔
促进西部经济大发展，改善西部地区民生状况，是我国近年来努力达成的目标之一。电力资源的供应是促进这一目标达成的重要因素，在我国供电系统多年的努力下，甘肃、青海等地区结合自身区域特点，都不断地推进着超高压与特高压电网的建设，由于高海拔地区的气候恶劣，电网维护成本高，因此GIS设备在高海拔地区的电网建设中有着十分重要的作用。
1 高海拔地区的环境特点
我国西部甘肃、青海等地区有相当大部分都处于1700m以上的海拔高度，具有着与低海拔地区存在很大差异的环境特点。
（1）高海拔地区常年干旱少雨，植被缺乏，风沙现象严重，对于安装清洁度要求较高的电气设备存在很大的干扰；
（2）气候变化剧烈，最大日温差可达27.6℃，年极端最低温度达零下31.3℃，对于GIS设备自身材质和介质要求比较严格；
（3）由于高海拔的缘故，高海拔地区气压较低，对于GIS设备介质的充装压力和选材也有特别的要求；
（4）高海拔地区最显著的气候特征是紫外线强烈，加剧了变电设备的老化，对于电气仪器的干扰也存在一定的影响；
（5）高海拔地区最大的特点是由于缺氧、温差过大、紫外线强而不适合人类活动，这就对电力设备的维修周期提出了要求，频繁的维修势必会增加维护的难度和成本。
2 全封闭组合电器（GIS）的结构和特点
2.1 GIS的结构
GIS是各种控制器和保护器的组合，包括高压断路器、隔离开关、互感器、避雷器和连接母线等，集成安装在一个密闭的金属壳体内。壳体可用钢板或者铝板制作，装有弹性装置如波纹管，防止温差变化或安装所产生的机械应力。壳体内充充装惰性气体，作为绝缘介质和灭弧介质，一般以充装SF6气体为主，其绝缘性能及灭弧能力比较突出。各组成元件可制作成独立的气室或气隔，这样在出现故障时可以选择性地拆除有故障的元件。
2.2 GIS的特点
（1）结构紧凑，体积小，安装比较简单，可大大缩短安装工期。
（2）密封严密，对环境因素的影响不敏感，可用于温差大、沙尘气候、污染严重的地区。
（3）维护成本低。由于元件全部密封，受外界环境影响小，元件出现问题几率下降，可延长检修周期。
（4）运行可靠性高，大约为0.1～0.2次重要事故/（站・年），系统的稳定性和优越性非常突出。
GIS这些性能卓越的特点，使之成为330kV超高压电网在高海拔地区的建设过程中的首选，同样也存在着无法避免的问题，比如局部放电问题、内部电弧接地问题，也会给GIS在高海拔地区的应用产生不可忽视的影响。
2.3 330kVGIS在高海拔地区的应用注意事项
2.3.1 GIS安装方案设定
330kV电网在高海拔地区的外部运行条件比较恶劣，日温差大、风沙大、紫外线强，选用330kV户内GIS较为合理，但需要建立专用工事，施工周期长，部分地区也不具备修建工事的条件，此外工程造价也较高，因此大部分地区还是采用户外GIS布置方案。
因为高海拔地区恶劣的外部环境影响，为保证330kV GIS的优势得到充分发挥，其户外布置方案要满足以下几点特殊要求：
（1）查证安装地区的历史最低气温，避免在可能的低温下330kV GIS外壳内充装的SF6气体发生液化现象，造成运行事故；
（2）密封性能要能够保证适应恶劣气候，防止雨水和沙尘侵入，防止发生气体泄漏；
（3）安装时要充分重视温差剧烈变化对300kV GIS各连接部分产生的应力破坏，应采用弹性装置预防膨胀和收缩对设备的破坏力；
（4）在300kV GIS的外壳材料选材上要能耐受强紫外线的辐射和外界的侵蚀。
2.3.2 GIS安装环境控制
高海拔地区的气候环境对300kV GIS设备的安装也存在着严峻的挑战，安装施工的现场环境是否符合要求，安装施工的操作是否规范，将关系到GIS设备的安装质量，对GIS设备投用后的运行效果也有着举足轻重的影响作用。
（1）安装作业工作不得在雨雪天气、大雾天气、风沙天气条件下作业，如需特殊作业，一定要做好各种防护措施，形成多道隔断防护装置，确保安装现场满足无水无尘的安装要求；
（2）作业区内应保持地面清洁平整，无灰尘、无积水，GIS设备存放有序，待现场各类安装条件具备后开始进场安装，严禁与基建类材料及其它易脏污物资混放；
（3）产生粉尘及金属微粒的作业不得与GIS设备安装作业同时进行交叉作业，应采取分区作业或者分时段作业的方法进行，但作业后产生的粉尘及金属微粒需清理干净后方可进行GIS设备的安装。
3 GIS设备运行保养
3.1 GIS设备的特殊加热装置
高海拔地区的严寒天气可能会使330kV GIS设备内的SF6气体产生液化现象，导致绝缘性能和灭弧能力下降，因此根据各地区的不同气候特征，选用特殊加热装置是有效的举措。目前的实践做法是在GIS断路器气室下的操作机构箱顶部加装有一组加热器，预设好加热器启动温度值，当环境温度低于设定值时加热器自动开启，对断路器气室进行加热，提高气室温度。
3.2 GIS设备密封设施
330kV GIS设备在高海拔户外的工作环境比较恶劣，风沙、雨水、温差应力和紫外线辐射等因素对GIS设备的密封性能都产生较重的破坏性。而密封性能则是GIS最基本的运行保证因素，由于密封性能的下降，雨水或粉尘侵入GIS内部将影响SF6气体的组分变化，其绝缘强度和灭弧能力将迅速下降，从而引发运行事故。通常在罐体安装时，在罐体法兰连接部位采取多道密封措施，法兰密封面设有注胶槽，法兰对接缝涂敷密封胶，法兰连接处加装O型密封圈，外侧法兰紧固螺丝采用弹簧密封垫圈，外部法兰接缝处也用密封胶进行封闭。
3.3 注意大温差对GIS设备的应力影响
高海拔地区的日夜温差和年温差都非低海拔地区可比，最大日温差为能达到30℃左右，年温差能达到60℃以上。温差产生的热胀冷缩，会产生应力对GIS罐体造成影响，因此在安装时要充分考虑温差应力及补偿应力的破坏力，罐体的支撑架与底板的连接处应加装聚四氟乙烯塑料板，相邻罐体间的支撑连接架连接孔设为吊孔，使GIS罐体在膨胀收缩时沿吊孔滑动释放应力，吊孔的滑动距离应考虑最大温差产生的位移。在管线连接处考虑采用波纹管等弹性连接方式，防止对设备附件产生收缩破坏。
4 结束语
330kV GIS在高海拔地区的应用在国内已经有多处成功案例，在实际运行观察中SF6气体压力正常，气室密封情况良好，绝缘性能和灭弧能力都非常突出，事故率也保持着比较低的水平，极大的减轻了高原电力线路的维护压力。330kV GIS在高海拔地区的成功应用，为我国恶劣条件下的电力工程建设积累了宝贵的经验，推进了在高粉尘、大温差、高污染的环境中实现电力传输的课题进展。
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