陸建國 許 鋒

科技推廣與應(yīng)用

淮安站變電所GIS局放、微水綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)運用探討

陸建國 許 鋒

GIS是氣體絕緣全封閉組合電氣的英文縮寫，為近幾十年發(fā)展起來的高、精、尖輸變電設(shè)備，利用SF6氣體良好的絕緣性能，把斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、PT、CT、避雷器、母線、進(jìn)出線套管、電纜終端等封閉地組裝在一起，該設(shè)備占地面積小，技術(shù)先進(jìn)，維護(hù)工作量小，運行可靠性高，是未來變電設(shè)備的發(fā)展方向。

GIS本質(zhì)上來說是設(shè)計成不需要維護(hù)的設(shè)備，然而，一旦GIS發(fā)生故障，其修復(fù)時間將更長，對電力系統(tǒng)的危害也更大。目前，對GIS投運前的檢測工作已經(jīng)做得十分完善，但對于GIS在運行過程中絕緣情況的監(jiān)測方面卻做得不夠，因此不能實時了解其內(nèi)部的絕緣情況，進(jìn)而不能及時排除隱患，阻止事故的發(fā)生。

SF6氣體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)決定了它的絕緣性能必然會受到水分、雜質(zhì)、電極表面狀態(tài)等種種因素的影響；在電弧、電暈和高溫作用下，SF6氣體會發(fā)生分解現(xiàn)象。當(dāng)溫度到達(dá)4000K以上，絕大部分解產(chǎn)物為硫和氟的單原子。當(dāng)溫度降低時，絕大部分分解物又還原為SF6分子，但是有極少部分硫和氟的單原子在重新結(jié)合的進(jìn)程中與游離的金屬原子及SF6氣體中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了金屬氟化物和硫的低價氟化物。這些低氟化合物有較強(qiáng)的毒性和刺激性，對人體有較大危害，對許多絕緣材料、金屬材料也有嚴(yán)重的腐蝕性。因此，有必要對GIS設(shè)備的局部放電和微水情況進(jìn)行有效的監(jiān)控。

一、工程概況

淮安抽水站變電所是淮安一、二、三、四站的專用變電所，自1972年建成以來，經(jīng)過了五期的安裝和改造過程。經(jīng)2010年的第五期淮安抽水站變電所改造工程后，現(xiàn)有110kV/35kV/6kV三圈變壓器兩臺，一臺型號為SFS-20000kVA，專供一、三站、管理處（35kV供三站，6kV供一站、管理處），另一臺型號為SS10-31500kVA，專供于二站、四站。110kV電氣設(shè)備選用的河南平高集團(tuán)生產(chǎn)GIS組合電氣設(shè)備，型號為ZF12-126（L），共分5個間隔，分別是二路進(jìn)線間隔（779、722）、二路出線間隔（701、702）及一路PT間隔（7001），安裝了4臺GISSF6斷路器；35kV電氣設(shè)備選用江蘇菲達(dá)寶開電氣有限公司生產(chǎn)成套高壓開關(guān)柜，型號為KYN61-40.5，共分8個間隔，分別是二路進(jìn)線間隔（301、302）、四路出線間隔（311、312、313、316）及二路PT間隔（3001、3002），安裝了6臺真空斷路器；6kV電氣設(shè)備選用了武漢市星泰電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)成套高壓開關(guān)柜，型號為KYN28A-12，母線分為2段，共10個間隔，分別是二路進(jìn)線間隔（601、602）、四路出線間隔（611、612、613、615）及二路PT間隔（6001、6002），安裝了7臺真空斷路器。所有保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)采用國電南自的微機(jī)保護(hù)及監(jiān)控、監(jiān)視系統(tǒng)。

淮安抽水站變電所第五期改造時，110kV GIS未配套裝設(shè)局放在線監(jiān)測系統(tǒng)和SF6微水密度在線監(jiān)測系統(tǒng)，為保證110kV GIS設(shè)備運行安全，加裝在線監(jiān)測系統(tǒng)以對設(shè)備進(jìn)行及時準(zhǔn)確的監(jiān)測，可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患，便于及時采取措施將故障消除于萌芽狀態(tài)。

二、GIS設(shè)備在線監(jiān)測及診斷的意義

1.減少維護(hù)費用

目前我國GIS維護(hù)的方法是定期停電試驗、檢修和維護(hù)。定期試驗需要安排停電計劃，到期必修，沒有充分考慮設(shè)備實際狀態(tài)，導(dǎo)致不少超量維修，造成了人力、物力的大量消耗；而狀態(tài)監(jiān)測以狀態(tài)為基準(zhǔn)，可以取代定期試驗，從而降低維護(hù)費用。

2.避免故障發(fā)生

定期試驗不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)下內(nèi)部的故障隱患，而且停電試驗施加低于運行電壓的試驗電壓，對某些反映也不夠靈敏；在線監(jiān)測采用高靈敏度的傳感器以采集運行中設(shè)備絕緣劣化的信息，信息的處理和識別也依賴于有豐富軟件支持的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，不僅可以把某些測試項目在線化，而且可以觀測一些新的更真實反映設(shè)備運行狀態(tài)的特征量，從而實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的整合診斷。

3.對設(shè)備性能進(jìn)行評估

通過狀態(tài)監(jiān)測對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行的了解和掌握，可對設(shè)備的使用性能、運行壽命、利用程度進(jìn)行評估以便調(diào)整使用，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

三、局放、微水在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

1.主要硬件組成及參數(shù)

局放、微水在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由局放超高頻傳感器、局放噪音傳感器、SF6微水傳感器、局放分析IED、微水、密度分析IED、現(xiàn)場綜合監(jiān)控柜、電腦等輔材組成。

2.軟件基本功能

具備實時數(shù)據(jù)顯示功能，直接顯示探頭測到的局放活動、微水密度報警參數(shù)等；具有在線數(shù)據(jù)顯示、單周期圖數(shù)據(jù)顯示、短期趨勢顯示功能及檢測對象的健康判斷功能；在線監(jiān)測系統(tǒng)有智能診斷軟件對各種缺陷進(jìn)行自動辨認(rèn)，系統(tǒng)自動將采集到的信號進(jìn)行模式識別，能判斷出不同類型局放信號，包括懸浮電位的電極、自由微粒、內(nèi)部電暈、內(nèi)部空穴、母線毛刺、殼體毛刺等，以及不同類型的干擾信號，診斷系統(tǒng)能準(zhǔn)確有效地找到故障現(xiàn)象的直接原因和其診斷方式，在數(shù)據(jù)信息不完全的情況下也能夠工作，最大限度地避免虛警和漏診；提供以“小時、天、星期、月、年”等不同更新周期的趨勢分析，并且數(shù)據(jù)趨勢的顯示時間段可選擇；具有曲線監(jiān)測、報警顯示、報表打印等功能。

圖1 GIS局放、微水綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)框架圖

表1 評定地基土承載力fo的經(jīng)驗關(guān)系

四、淮安抽水站變電所局放、微水綜合在線監(jiān)測方案

根據(jù)淮安抽水站變電所110kVGIS組合電氣設(shè)備情況，擬定了以下方案，并提出了相應(yīng)設(shè)備配置要求。

1.GIS局放、微水綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)框架圖（見圖1）

2.系統(tǒng)配置表（見表1）

據(jù)測算，按系統(tǒng)配置表要求，GIS局放、微水綜合在線監(jiān)測裝置綜合測算費用約40萬元。該裝置的使用將大大提高對設(shè)備運行工況的狀況判斷，及時發(fā)現(xiàn)隱患，保障設(shè)備安全可靠運行。

五、結(jié)語

淮安抽水站變電所作為南水北調(diào)東線工程第二梯級泵站——淮安抽水一、二、三、四站供電的心臟，其安全運行事關(guān)重大。GIS局放、微水綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)的運用，有助于掌握GIS設(shè)備的實際運行狀態(tài)，提高淮安抽水站變電所安全運行可靠性，保障工程效益的充分發(fā)揮

（作者單位：江蘇省灌溉總渠管理處223200）