GIS伸缩节动态变化显示装置在110kV变电站的应用

程晨  庞士宝  桂雷

摘要：随着煤矿110kV高压开关设备的使用年限不断增加，设备故障率逐年增高，特别是重要设备GIS。GIS设备是供电系统的源头，一旦发生故障就属于重大事故。顾桥矿中央区110kV变电所采用GIS双母线供电系统，用SF6气体作为绝缘和灭弧的高压电气开关设备，110kV GIS设备发生故障就会有气体变化，导致110kV六氟化硫气体绝缘金属封闭设备发生体积变化，如果不及时处置，延误故障处理的时间，可能造成事故扩大，导致大面积停电事故发生，影响矿井生产。因此，我们必须时刻关注GIS，以确保供电系统的平稳运行。

关键词：GIS；110kV变电站；六氟化硫

引言

随着煤矿智能化不断推进，煤矿的安全生产越来越依赖于电气设备，对于供电的稳定性要求也越来越高。煤矿井下的供电都由地面110kV变电所主变供出，为确保110kV变电所设备的平稳运行，煤矿引入GIS设备。但是，仅靠引入设备是不够的，我们还应该研究其运行原理和故障排除方法，做到融会贯通。本文就笔者所在淮河能源顾桥煤矿的110kV变电站GIS装置的运行存在的问题进行探讨。

一、关于GIS的介绍

GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20%～40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。由于GIS的全密封结构，这使得故障定位、排查以及检修的过程都比较困难，尤其在事故后平均停电检修时间比常规设备长，停电影响范围大。经过观察GIS内部发生故障时都会伴随气体体积变化，SF6气体体积变化后效果往往都作用在GIS设备伸缩节上。因此，我们想到了把GIS伸缩节作为观察其运行状态的一个重要条件，那么我们需要根据GIS伸缩节的特点来制作一种装置，可以直观反映出GIS内部气体的体积变化。

二、GIS伸缩节的作用

1、管道的热胀冷缩，所以对于管道来说，就要产生管壁的应力和推拉力;管壁应力大小，影响管道的强度，推拉力增大，这时GIS设备伸缩节就会伸长或缩短发生变化。

2、伸缩节吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响，如果伸缩节异常不及时处置，可能导致六氟化硫气体绝缘金属封闭管路连接处松动，密封老化，造成气体泄漏。

3、伸缩节吸收地震、地陷对管道的变形量，当发生自然灾害时，伸缩节异常可能导致设备泄漏故障，导致二次伤害，危害极大。

三、实际应用中存在的问题

GIS伸缩节现有的伸缩变化不具备指示功能，当伸缩变化量达到其行程后就可能破坏伸缩节，伸缩节损坏导致GIS设备内部SF6绝缘气体泄漏，造成气体绝缘下降导致110kV短路事故，造成上级区域变失电及大面积失电。对于煤矿的安全生产来说，110kV变电所的失电，将会导致整个矿井的安全或生产事故，后果则不堪设想。因此，面对这一风险，我们提出改进方案，即利用物理测量原理，能更直观的监测伸缩节的变化量，缩短GIS设备伸缩节故障造成的风险，提高GIS系统的可靠性。

四、GIS伸缩节动态变化显示装置的设计

GIS伸缩节动态变化显示装置是由两部分组成，第一部分是测量工具（直尺），第二部分是指示标签。其中第一部分测量工具（直尺）的长度必须大于伸缩节的长度，第二部分指示标签必须明确伸缩节变化允许范围。

各部分连接关系为：第一步，我们先确定直尺左端与伸缩节左端的位置，左端的位置要与直尺的整数厘米刻度一致，这样便于巡视检修人员观察刻度，且直尺左侧预留长短必须大于伸缩节变化的最大量程，防止伸缩节变化量过大无法测量。第二步，我们在将直尺的另一端固定，如下图1所示，将直尺的右端固定在伸缩节右侧的钢板上，我们采用AB胶固定，防止直尺松动发生位移。当伸缩节发生变化时，直尺因右端固定，左端可以移动，以达到方便观察伸缩节位移行程量。第三步，我们将指示标签箭头，起到警示作用，当伸缩节位移行程量超过箭头范围，必须对GIS设备进行检查、检修，确保GIS设备可靠完好，避免事故发生。

图1  GIS伸缩节动态变化显示装置

为确保GIS系统稳定运行，我们规定巡视检修人员定期对该装置进行检查，确保其动作可靠，便于观察GIS内部气体状况。

五、应用效果

在本次设计的GIS伸缩节动态变化显示装置应用后，提高了原巡检工的工作效率，减少了在现场对伸缩节变化量的测量环节，避免因热胀冷缩、设备振动等带来的伸缩节变化量较小、不易观察等因素的影响，更直观的对GIS设备伸缩节变化量进行观察，大大确保了伸缩节使用寿命，杜绝了因伸缩节变化造成短路等事故，降低了职工的劳动强度，更保证了GIS设备伸缩节变化量的测量精度。

总结

煤矿供电系统关系到整个矿井的安全和生产，是煤矿安全管理的重中之重，因此我们必须要认真做好供电系统的检修工作，还应该加强自身业务技能学习，学好弄懂各电气设备的运行原理和故障排除方法，在做好本职工作的同时，也要将自己所学的知识应用到实际工作中，提高我们的工作效率，减轻职工的劳动强度，为智能化矿山的建设贡献自己的力量。

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淮南矿业（集团）有限责任公司