林宏达

（汕头供电局，广东 汕头 515000）

1 GIS 设备及简介

气体绝缘金属封闭组合电器 GIS (Gas-Insulated metal-enclosed Switchgear)是全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备，与传统敞开式配电装置相比，GIS 具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、操作方便、维护工作量小设备安装方便、建设周期短等优点。

2 刀闸（既隔离开关）简介

隔离开关是一种主要用于连通和切断小电流电路，不具备灭弧功能的开关器件。GIS 设备中的隔离开关因其密封在金属外壳中，无法肉眼直接看出其确切位置。GIS 刀闸可靠分合闸对设备及电网安全运行至关重要。据2017 年广东电网GIS 隔离开关X 射线专项普查工作汇报统计，公司共对GIS 设备隔离开关拍摄照片6976 张，其中，厂家提供的报告发现存在缺陷的照片1013 张，隔离开关分合闸存在缺陷的有1002 张，隔离开关分合闸存在缺陷占据了缺陷类型的99%。虽所有GIS 厂家均对产品有维修周期限制，然而，因停电与施工条件限制，大部分GIS 设备不具备停电大修条件。GIS 设备刀闸经过长时间运行磨合或外界剧烈影响，其刀闸分合闸位置可能出现变化，刀闸分合闸不到位时设备及电网将造成严重危害。

3 GIS 设备刀闸分合闸位置判断

3.1 直接观测法

（1）X 光拍摄检测法：X 光拍摄是目前针对GIS 设备内部情况判定最直接的方法，它可以通过拍摄及计算反应出分闸时两触头之间距离及合闸时插入深度。相比其他判断方法，它的结果能在刀闸位置处于临界值时为设备可否继续安全运行提供有力依据。但因其对测试人员技术要求高，拍摄时间长，部分GIS 设备设计紧凑无法摆放设备拍摄及辐射等原因，在日常运行及操作时没有条件进行GIS 拍摄，在日常运维过程中，更多的是依靠其他判断方法进行判断。

（2）观测窗观测法：现行GIS 设备加装了观测窗，可肉眼对触头进行直接观测，分闸时可观察触头是否突出屏蔽罩，合闸时通过观察触头上颜色位置判断其对应插入情况。该方式也是对GIS 设备刀闸位置较有效的直观的观测方法。同时，通过观察窗亦可在合闸时对刀闸进行测温，如发现温度升高，则考虑为接触不良引起的发热。在壳体加设测温窗对观测起到了良好的辅助作用，但其缺点是在触头位置处于临界值时，无法依靠确切数据得知设备可否继续保持运行，且观测窗玻璃与金属外壳连接处金属经长期运行后可能出现腐蚀现象造成强度降低漏气等隐患。

3.2 间接一次设备判断法

（1）观察操作机构表面分合闸位置指示。在刀闸机构箱上均有其位置指示标示，一般为绿色分闸及红色合闸文字指示。如该指示为箭头标示，应按反措要求在可靠位置时对标示进行划线标记。此标示为日常操作检修时判断刀闸位置最简便直观的方式之一。

（2）观察机构箱引出传动连杆上的分合闸指示。部分机构箱引出连杆上有相应的分合闸指示，最好设置于传动相末相，配合机构箱上指示对三相分合闸位置进行判断。

（3）测量机构箱上拐臂与连杆角度及测量相应边长度判断分合闸位置。部分厂家可根据隔离开关分合闸到位时拐臂与连杆所在夹角的直角边长度，在其给定范围则对应分合闸到位，从而可以判断隔离开关分合闸情况。如图1，某110kV 变电站1#主变变高1011 刀闸，设备厂家：北京北开电气股份有限公司，设备型号：ZF4-126G2。厂家提供数据，刀闸合闸时其拐臂与连杆所在夹角的直角边长度为55mm（+1mm)时，为准确合闸位置。若长度不足55mm 则为合闸不到位，若超过56mm 则合闸过位。图示照片为现场刀闸合闸过位。此判断方法可较为准确地判断设备内部分合闸情况，但其不具备普适性，各型号设备的设计距离差异较大，仅可对特定已确认设备使用此方法进行判断。

图1 测量拐臂与连杆间夹角对应的直角边

（4）某供电局通过断路器机械特性测试的原理，对其测试软件和传感器进行改良，从而实现对GIS 刀闸进行行程测量，获得刀闸的分合闸时间、开距、接触行程以及二次分合闸动作发信时间等数据，通过刀闸的开距判断分闸到位情况，接触行程判断刀闸合闸到位情况。此方法同样是对GIS设备刀闸判断较为有效直接的方法之一。但作为创新设计，该方法还未大规模进行普及使用。

3.3 二次设备指示判断法

（1）观察汇控柜上位置指示变化。当刀闸完成分合闸操作之后，辅助开关被带动完成切换，在汇控柜上可通过观察相应指示灯判断刀闸分合闸位置，分闸状态时则分闸指示灯亮，合闸状态时合闸指示灯亮。分合闸指示灯通过文字、在面板接线图中的方向或仅通过颜色进行区分，一般分闸指示灯为绿色，合闸为红色指示灯。如分合闸指示灯均未亮，可能是刀闸处于切换过程中间位置或未到位，辅助接点未到达接通位置。

（2）观察后台监控系统判断。原理同（1），通过辅助开关切换将相应位置信号传送至后台监控系统，观察接线图相应刀闸位置及后台文字报文判断刀闸位置。人员可在后台了解刀闸分合闸情况。以上方法可能由于连杆传动力不足，刀闸机构箱已完成相应转换而刀闸动触头未被带动完成可靠分合闸，此时，相应二次设备指示正常但实际分合闸无法确认，同样，若辅助开关接点故障，则相应二次指示未能显示，也无法说明该设备一次部分没到位。该判定方法是一种方便但相对间接的判断方法。

3.4 查看电气量判断法

观察电流数值判断，隔离开关可用于连通与切断电流，可通过分合隔离开关或配合断路器操作，设备电流将发生相应变化，通过电流互感器将电流数值传递至后台，观察相应位置有无电流变化情况判断刀闸分合位置，同时，通过双回路线路之间、三相之间电流数值的对比判断刀闸分合闸接触情况。如刀闸未接触合闸，则显示该处电流值为0A。该方法准确性较高，但使用环境有限，需在带电情况下方能体现，分合闸到位的判断应在设备安全的情况下提前判断完成。

3.5 试验方法

（1）通过回路电阻值反映刀闸合闸情况。可通过对某一电气连接部分进行回路电阻检测，回路电阻仪是通过电压和电流比值得出的电阻数值，若刀闸未接触合闸，则该回路无电流，回阻仪无法显示结果。

（2）通过耐压试验反映刀闸分闸情况。通过耐压试验来测试刀闸分闸状态下两侧断口的绝缘水平，从而判断其开距是否符合要求。

依照设备试验周期进行试验“体检”，可及时发现暴露设备内在问题，同时，在事故原因判断上，试验方法同样发挥着巨大的作用。但试验方法同样主要针对“有”与“无”的判断，对内部的临界量仍无法准确反馈。

3.6 测温法

红外测温法是一种可方便快速进行大面积排查的方法，设备合闸不到位时，因有效接触面小通过电流大而造成的温度升高的现象，如设备装有观察窗，可以通过观察窗测温定位较为准确位置。未设置观察窗同样可以通过外壳测温进行判定。对设备进行红外测温可排查发现其内部温度异常情况，从而发现刀闸或开关合闸不到位情况。

4 GIS 设备分合闸不到位的预防

（1）对满足条件的设备，按运行规范要求在规定时间进行巡视测温、试验及规范化检修，及时发现隐患，对存在问题的设备进行研讨消缺，对存在黑点设备进行有针对性的加强监视。

（2）运维人员须掌握足够技能水平，具备对设备状态及风险的判断能力，应细心观察，在运维过程中需结合多种方式，尤其是较为直观可靠的判断方式对设备分合闸情况进行判断。各种方法优缺并存，需结合参考，因每种方式都存在局限性，不可仅用单一方式判定。而设备分合闸不到位，一般也会同时从几个方面反映出来。针对无法确认的情况，应停止操作，在完全确认清楚设备状态之前不可存在侥幸心理。

（3）提高生产运行人员的技能水平，加强督促厂家严格把控出厂设备，提高生产及试验标准，不断提高设备质量，改进产品设计，运行单位应严把监造与现场安装验收关卡，为GIS 设备安全运行提供有力保障。

5 结语

GIS 设备作为一种应用日益广泛的设备，正在不断完善与成熟，而正因其经过时间的考验，其普遍存在的问题也逐渐明朗而引起重视。各种判断及预防措施也不断被使用，相信通过不断实践，会出现许多更加优化直观的GIS 设备，如透明密封产品，对GIS 设备的进步与发展将是一次革命性的改变。