GIS盆式绝缘子金属外圈及屏蔽内环设计的必要性

126kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)技术规范书工程项目：广西电网公司年月目录1 总则2 使用环境条件3 技术参数和要求4 试验5 供货范围6 供方在投标时应提供的资料和技术参数7 技术资料和图纸交付进度8 运输、储存、安装、运行和维护规则9 技术服务与设计联络及工厂检验和监造1. 总则1.1 本技术规范书适用于126kV六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备（GIS），它提出了对GIS本体及其附属设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

1.2 本设备技术标书提出的是最低限度的技术要求。

凡本技术标书中未规定，但在相关设备的国家标准或IEC标准中有规定的规范条文，供方应按相应标准的条文进行设备设计、制造、试验和安装。

对国家有关安全、环保等强制性标准,必须满足其要求(如压力容器)。

1.3 如果供方没有以书面形式对本技术标书的条文提出异议, 则需方认为供方提供的设备完全符合本技术标书的要求。

如有异议，不管是多么微小，都应在投标书中以“对规范书的意见和与规范书的差异”为标题的专门章节加以详细描述。

本规范书的条款，除了用“宜”字表述的条款外，一律不接受低于本技术规范书条款的差异。

1.4 本设备技术规范书和供方在投标时提出的“对规范书的意见和与规范书的差异（表）”经需、供双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。

1.5 供方须执行现行国家标准和行业标准。

应遵循的主要现行标准如下：GB 7674-199772.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备GB/T 11022-1999 高压开关设备和控制设备标准的共有技术要求GB 1984-2003 交流高压断路器GB 1985-2003 交流高压隔离开关和接地开关GB 1208-1997 电流互感器GB 50150-2006 电气装置安装工程电气设备交接试验标准DL/T 617-1997 气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 593-2006 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求DL/T 402-2007 交流高压断路器订货技术条件DL/T 486-2000 交流高压隔离开关和接地开关订货技术条件DL/T 615-1997 交流高压断路器参数选用导则DL/T 618-1997 气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程IEC62271－203:2003 高压开关设备和控制设备.第203部分:额定电压为52kV以上的气体绝缘金属封闭式开关设备IEC 62271-100 高压交流断路器GB 16847-1997 保护用电流互感器暂态特性技术要求DL/T 725-2000 电力用电流互感器订货技术条件DL/T727—2000 互感器运行检修导则JB/T5356—2002 电流互感器试验导则JJG 313－1994 测量用电流互感器检定规程GB 1207-1997 电压互感器DL/T 726-2000 电力用电压互感器订货技术条件JJG314—1994 测量用电压互感器检定规程GB 11032-2000 交流无间隙金属氧化物避雷器DL/T 804-2002 交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则GB 8923-1988 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级ISO 12944-1998 色漆和清漆－防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护Q/GXD 126.01-2006 电力设备交接和预防性试验规程（广西电网公司企业标准）上述标准所包含的条文，通过在本技术规范中引用而构成为本技术规范的条文。

GIS中盆式绝缘子沿面放电的新特征气体CS2摘要：CS2可作为一种新的特征分解气体用于GIS中盆式绝缘介质放电故障的诊断。

本文分析了GIS中盆式绝缘子沿面放电的新特征气体CS2。

关键词：GIS中盆式绝缘子；沿面放电；特征气体为了降低GIS运行故障率，特别为防止盆式绝缘子沿面闪络或绝缘击穿事故的发生，保证电力系统的安全可靠运行，对GIS内部尤其是涉及盆式绝缘子的潜伏性缺陷进行检测尤为重要。

一、CS2简介CS2是一种广泛性的酶抑制剂，它在常温常压下为无色透明微带芳香味的脂溶性液体，有杂质时呈黄色，具有极强的挥发性、易燃性和爆炸性。

主要用于生产人造粘胶纤维和粘胶薄膜，还用以制造四氯化碳、二硫代氨基甲酸铵、黄原酸酯、浮选矿剂、溶剂和橡胶硫化剂。

同时，CS2也是硫、磷、硒、溴、碘、樟脑、树脂、蜡、橡胶和油脂等的良好溶剂，也是许多有机物进行红外光谱测定和氢质子核磁共振光谱测定用的溶剂。

二、模拟试验1、试验装置。

试验平台主要包括模拟试验罐、试验变压器和高压套管。

其中，模拟试验罐前后两端安装石英玻璃观察窗口，以便使用紫外成像仪对内部放电状况进行监测。

模拟试验罐内部设置可更换电极，根据模拟不同缺陷的需要更换不同的电极。

模拟试验罐还设置有压力表和取气口，同时能连续调节试验电压、电极距离和SF6气压。

试验变压器采用轻型充气(SF6)式高压试验变压器，额定电压100kV。

试验罐体由不锈钢材料制成，试验时充入0.4MPa的SF6气体，微水含量控制在运行GIS允许范围，罐体内部喷涂特富龙涂料防止分解的特征气体被内壁吸附，在高压端与低压端间用环氧树脂材料制作的绝缘子连接。

2、检测方法。

SF6分解产物检测方法是用化学法进行GIS故障诊断的基础，但要实现各成分的准确定量难度大，待测气体组成复杂，类型多样，部分组分间性质相近，分析测定时存在相互干扰。

另外，特征气体CS2浓度低，而背景值SF6浓度高，给定性定量测量带来较大难度。

在对现有检测手段全面分析比较的基础上，本研究针对性地设计开发了基于毛细管柱的配备热导检测器(TCD)和火焰光度检测器(FPD)串联的气相色谱定量分析SF6分解产物的方法，系统考察了该方法对各待测组分的灵敏度和稳定性，研究了气相色谱–质谱联用法在该领域的应用。

两起组合电器（GIS）设备漏气缺陷案例分析及处置本文介绍了两起组合电器设备漏气的缺陷案例，介绍解体检查过程、分析缺陷产生原因，并提出后续处置建议，对于运检人员有较大帮助。

一、案例1横盆法兰面漏气1.1缺陷概况500kV某站自2018年以来，发现多起漏气缺陷，包括5012断路器A相气室、5042断路器B相气室、5062流变B 相气室等。

对上述气室进行了红外成像检漏，具体情况如下：5012断路器A相气室、5042断路器B相气室漏气部位均为断路器非机构侧水平盆式绝缘子，5062流变B相气室漏气部位为电流互感器与隔离刀闸相连的盆式绝缘子，如图1.1所示。

(a)5012开关A相(b)5042开关B相(c)5062流变B相图1.1实际漏气部位其中5042断路器B相气室，压力下降较快，需每周开展一次补气，漏气位置示意图如图1.2所示。

图1.25042开关漏气位置示意图500千伏开关设备采用HGIS 结构形式，型号为ZHW-550，2013年10月投入运行。

1.2解体检查情况2020年5月25日，对5042开关进行解体，拆下盆式绝缘子并进行检查，未发现破损、裂纹等异常情况，如图1.3所示。

检查与盆式绝缘子相连的罐体法兰，发现罐体法兰的密封面及对应位置密封圈处存在明显锈蚀迹象，如图1.4所示。

图1.3绝缘盆子检查情况漏气位置图1.4法兰面及密封圈检查情况1.3缺陷原因分析1.3.1法兰密封面结构图1.5盆式绝缘子法兰连接部位密封结构该型号HGIS 盆式绝缘子与法兰对接面采用单道密封结构，盆式绝缘子带金属外环，并设有浇注口。

盆式绝缘子上开有V 型密封槽，用于放置O 型密封圈，金属外环与法兰对界面设有硅脂槽，如图1.5所示。

法兰防腐的防腐硅脂采用甲基硅油和无机增稠剂偶合而成，外观为白色半透明膏状，具有较好的抗水、抗潮湿和抗化学试剂性能。

1.3.2缺陷原因分析从现场漏气部位解体情况来看，漏气部位的罐体法兰密封面存在明显锈蚀现象，锈蚀点已越过密封圈，造成密封圈与罐体法兰的接触状态发生改变，进而引发漏气。

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)安装与质量控制的探讨摘要：随着电力企业的快速发展和电力技术的完善，气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)得到了越来越多的应用，占据了更为重要的地位。

若是气体绝缘金属封闭开关设备出现故障性问题，极有可能导致电气设备无法正常运行，所以必须要加强气体绝缘金属封闭开关设备的质量控制，正确安装，以此来保障电器设备的正常使用。

因此，本文你打算着重探讨气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)安装与质量控制，以期望有所裨益。

关键词：气体绝缘金属封闭开关设备；GIS；安装；质量控制；探讨一、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)简述气体绝缘金属封闭开关设备绝缘能力下降会导致很多问题的出现，例如导致接触不良而无法正常运行。

所以，在日常性检修工作的开展过程之中，一定要细致化地专业检查气体绝缘金属封闭开关设备，及时地发觉其中存在的故障并解决，以此来保障设备的安全运行。

并且，在气体绝缘金属封闭开关设备运行的过程之中，其安装工作起着基础性的作用，和其后期的工作紧密相关。

二、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的安装质量控制（一）前期准备在变电站安装气体绝缘金属封闭开关设备的时候，必须要落实好前期的准备工作，以保证设备能够正确地得以安装。

1.环境层面若是在室外暴露环境下安装气体绝缘金属封闭开关设备，就必须要落实防尘、防潮的等工作，防止灰尘或者水汽影响气体绝缘金属封闭开关设备中的部分元件。

若是在室内开展安装作业，就一定要确保室内其余辅助性装置，例如墙面等的完善性和可用性。

2.验收工作在安装气体绝缘金属封闭开关设备之前，一定要严格地按照验收的程序和标准来验收前期的土建工程等工程内容，确保设备的安装在合理的工程环境下开展。

3.检测工作在安装气体绝缘金属封闭开关设备之前，必须要对所有元件的电阻进行测量，以保证后期电流能够顺利通行，若是电阻值不符合要求，则应当及时地进行更换。

此外，还必须要对交流耐压能力、局部放电超声模块、超高频等进行检测，以保障所有相关的装置和模块都能够适用于气体绝缘金属封闭开关设备的安装要求。

145kV GIS的研制与应用摘要：介绍了作者本人研制145kV GIS的开发过程和产品特点，对GIS各个模块进行了深入分析研究。

研制了参数高、技术先进、安全可靠的气体绝缘金属封闭开关设备对于所有电压等级都具有很强的借鉴意义。

关键词：145kV 研制GIS引言当前国际上145kV电压等级电网主要分布在欧洲及东南亚地区。

为适应国际市场需求，145kV的研发试制工作在充分的市场需求电压及同类产品的特性比对后，做出了145kV电压等级GIS的研发方案。

作者参与研发了具有完全自主知识产权的145kV GIS项目。

该GIS断路器额定开断电流40kA；GIS额定电流3150A。

以上参数已经达到国际先进水平，可以满足我国新型电网的需求。

1、产品结构145kV GIS由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、母线、进出线套管、电压互感器、避雷器等单元组成，元件采用积木式的设计，有多种便于组合的法兰件，为变电站、电厂的布置提供高度灵活性。

GIS采用铝外壳，重量轻，传导性好，无涡流损耗，并有很高的抗腐蚀性能。

2.1断路器800kV GIS用断路器是在公司800kV罐式断路器的基础上研制的，产品重量轻、操作功小、抗震性能好、主要技术参数高、安装调试方便、运行可靠，断路器配HDA液压操动机构。

1）断路器的灭弧室设计与公司在产126kV GIS断路器、126kV罐式断路器、设计方案相同，该类型断路器设计结构经典、成熟，生产制造经验丰富。

2）断路器采用直动式灭弧室结构，操动机构安装在断路器一端，采用直动运动方式，工作缸与灭弧室的两个断口在同一轴线上，传动过程中也没有拐臂的转换，避免采用中间变直机构转换运动方向，因此在传动结构上该断路器具有结构简单、传动环节少、可靠性高、操作功小的特点。

灭弧室操动步骤见图1。

3）使用先进的计算软件，开展了断路器灭弧室开合性能，本体绝缘，传动机构、大功率操动机构、SF6充气套管屏蔽结构的研究工作，对该产品的电场、气流场、开断能力、液压机构操作功和分合闸特性进行了分析计算，对产品的结构进行了校核。

GIS局部放电特高频检测技术的研究一、概述随着电力系统的不断发展，气体绝缘组合电器（GIS）因其优异的绝缘性能和紧凑的结构设计，在电力传输和分配中得到了广泛的应用。

GIS设备在运行过程中，由于设计制造缺陷、安装过程中的不当操作以及运行环境的恶化等原因，可能会产生局部放电现象。

局部放电是GIS设备绝缘性能恶化的重要征兆，长期存在将严重影响设备的正常运行，甚至导致整个电力系统的故障。

对GIS局部放电的检测与监测显得尤为重要。

特高频（UHF）检测技术作为一种新型的局部放电检测手段，因其具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点，近年来在GIS局部放电检测中得到了广泛的应用。

特高频检测技术通过接收GIS设备内部局部放电产生的特高频电磁波信号，实现对局部放电的有效检测和定位。

该技术不仅可以用于设备的预防性维护，还可以在设备运行过程中进行实时监测，及时发现并处理潜在的绝缘缺陷，从而提高GIS设备的运行可靠性和电力系统的稳定性。

本文旨在深入研究GIS局部放电特高频检测技术，分析其检测原理、方法及应用现状，并探讨该技术在GIS局部放电检测和定位中的优化与改进。

通过本文的研究，期望能为GIS设备的故障诊断和预防性维护提供更为准确、有效的技术手段，为电力系统的安全稳定运行提供有力保障。

1. GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）的重要性及其在电力系统中的应用GIS，即气体绝缘金属封闭开关设备，是现代电力系统中不可或缺的关键组成部分。

其重要性不仅体现在提高电力系统的运行效率和稳定性上，更在于对电力输送和分配过程的安全保障。

GIS设备以其独特的结构和性能优势，在电力系统中发挥着日益重要的作用。

GIS设备具有出色的绝缘性能。

相比于传统的空气绝缘开关设备，GIS采用气体绝缘，大大提高了设备的绝缘强度，使其能够承受更高的电压等级，满足大规模、远距离电力输送的需求。

GIS 设备结构紧凑、占地面积小，有效解决了传统开关设备占地面积大、空间利用率低的问题，特别适用于城市电网和工矿企业等空间有限的场所。

1工程概述某电站安装4台立式单级混流可逆式水泵水轮机-发电电动机组，单机容量（发电工况）300MW，总装机容量1200MW，以一回500kV 电压等级并入电网。

担负电网的调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用等任务。

电站枢纽建筑物包括上库、下库、引水系统、厂房洞室群及500kV 地面开关站与副厂房等。

电站500kV GIS 由地下和地上两部分组成，以两回500kV 交联聚乙烯高压电缆连接，所用500kV 干式电缆终端为国内首次使用。

地上GIS 以一回出线与出线平台设备相连，预留一回出线。

GIS 设备包括管母线、断路器、隔离刀闸、接地刀闸、快速接地刀闸、避雷器、电容式电压互感器、出线SF 6-空气套管等。

设备型号为ZF15－550，额定电压550kV，额定电流4000A，是国内首套应用于抽水蓄能电站的GIS 设备。

2设备技术参数设备型号：ZF15-550额定电压：550kV 额定频率：50Hz 额定电流：4000A额定短时耐受电流(有效值)：63kA 额定短路持续时间：3s 额定峰值耐受电流：171kA SF 6年漏气率：小于0.5%断路器气室SF 6气体额定压力：0.60MPa 其他气室SF 6气体额定压力：0.4MPa3故障过程该电站GIS 设备于2009年4月30日14：16开始带电试运行，未带负载，5月1日下午19：34分，1号/2号主变间隔50013隔离开关B 相气室内部发生对地放电故障，查得放电短路电流约15kA，故障发生后，我厂500kV 短线保护未动作，140ms 后线路对侧开关跳闸。

故障后现场检查有明显漏气声。

故障140ms 后对侧变电站接地距离二段动作切除故障。

经过现场检查发现，故障发生后该电站短线差动保护A、B 套均未动作，控制面板上无任何动作信号及报警信号，主变A、B 套复压过流保护、主变零序Ⅰ、Ⅱ段保护启动报警灯亮，无出口信号。

5月2日晚，厂家技术人员赶到现场并对故障部位进行解体检查，发现气室内有大量的粉尘和分第39卷第3期水电站机电技术Vol.39No.32016年03月Mechanical &Electrical Technique of Hydropower StationMar.2016收稿日期：2015-12-16作者简介：刘平（1976-），男，工程师，从事机电设备运行与检修业务管理工作。

GIS 内置式特高频传感器
一、 技术介绍
GIS 内置式特高频传感器即安装在GIS 腔体内部的新型特高频传感器，由于安装在GIS 腔体内，因而电磁波自身的衰减较小，同时，GIS 筒体也可有效屏蔽外界的电磁干扰信号，这就使得内置式传感器可获得较高的检测灵敏度。

近年来多数GIS 制造厂家均采用了金属法兰的盆式绝缘子，使得局部放电产生的电磁波被完全屏蔽在GIS 内部，在GIS 外部用外置式传感器很难检测到信号，更加凸显了内置式传感器的必要性。

内置式特高频传感器检测局部放电信号的原理如图1所示。

内置传感器导体
绝缘子
局部放电源
内置传感器
法兰
图1 内置式特高频传感器检测局部放电的基本原理图
二、 应用情况
经过近几年的技术发展，内置式特高频传感器已逐步在电力行业推广应用，目前多应用于智能变电站，如江苏电网中220kV 西泾变、500kV 常熟变、500kV 天目湖变等。

三、 应用成效
内置式特高频传感器直接安装在GIS 内部，可有效获取GIS 内部局部放电产生的电磁波信号，灵敏度高，检测效果好，对于实时、有效、快速获取GIS 运行状态信息具有重要作用。

摘要：GIS组合电器三大控制关键环节.1 GIS绝缘特性以及老炼、耐压;2 密封性检查;3 抽真度及含水量检查.关键词：GIS 绝缘特性耐压1 GIS绝缘特性以及老炼、耐压从工厂和现场实践证明，最重要的是表面粗糙度和杂质的危害。

SF气体对由电极表6面缺陷引起的微观电场不均匀度十分敏感，当SF6气体压力与表面粗糙度之积大于8MP 气体压力与导电微粒长度之积大于7MPa·靘时，会引起局部电场畸变及强化，a·靘,SF6降低了放电电压；当气压与粗糙度之积为40MPa·靘时，击穿电压已下降了一半；当微粒长度为1mm时，击穿电压已降到七成，100mm时降低到三成。

因此无论在工厂或现场都应做SI或LI试验，以验证GIS是否存在致命的绝缘性能缺陷。

放电实践表明，微粒通常容易积存在罐的底部，特别容易在垂直罐体和管道的水平盆式绝缘子的上表面处，这是法拉第笼效应的表现。

在高电压的加压过程中，导电性杂质在电场的作用下立起，在电场力超过微粒重力时，微粒开始漂浮。

由于带电后的下沉电压要比起始电压的电压值低得多，故杂质一旦立起就不容易倒置，在交流电场中导致了微粒处于振动和上浮的过程，是在不断上下振动中又逐渐上浮，处在"蹦蹦跳"的状态，微粒往往被驱赶到电场较弱处，特别是迁移到罐体边缘或盆式绝缘子边缘。

在GIS总装后正式耐压前，施加作用时间大于耐压时间，但电压较低的电压"老练"，对于消除微米级细小微粒是非常有效的。

这种细小微粒往往要经过一、二次放电以后即被消除掉，可使耐压水平提高。

如果老练时间过短，其结果可能使微粒振动上浮尚在途中，减少了悬浮微粒老练放电的概率，出现老练不完全现象。

故每次老练时间应不少于5min，如有条件还应稍微延长老练时间。

2 密封性检查压力表读数来作通常采用聚乙烯塑料布局部包扎积累法测定，还要结合经常检查SF6为密封性的辅助检查。

气密性积累时间通常取24h较为方便。

第十二章气体绝缘金属封闭开关设备（G@第一节基本原理及结构【本节描述】本节介绍气体绝缘金属封闭组合电器（以下简称GIS）的用途、分类、基本原理和结构特点等基础知识，通过要点讲解、图形展示，掌握气体绝缘金属封闭组合电器（GIS）的基本结构和原理。

一、GIS主要分类（一）GIS的定义SF6气体绝缘金属封闭组合电器是20世纪50年代末期出现的一种先进的高压电气配电装置，国际上称这种设备为GasInsulatedSwitchgear,简称GIS。

GIS是指将断路器、隔离开关、检修接地开关、快速接地开关、负荷开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线等单独元件连接在一起，并封装在金属封闭外壳内，与出线套管、电缆连接装置、汇控柜等共同组成，充以一定压力的SF6气体作为灭弧和绝缘介质，并且只有在这种形式下才能运行的高压电气设备。

图12-1GIS外观图GIS的应用打破了传统变电站的概念，使紧凑型、高电压、大容量新型变电站的发展得以实现，成为城网变电站改造的重要途径。

近年来，GIS已在国内外得到非常广泛的使用，经过各国不断地研制、开发、改进，一些性能更加优良的GIS越发显示出了其他高压电气设备不可比拟的优越性。

（二）GIS的特点1 .由于采用SF6气体作为绝缘介质，导电体与金属地电位壳体之间的绝缘距离大大缩小。

2 .全部电器元件都被封闭在接地的金属壳体内，带电体不暴露在空气中（除了采用架空引出线的部分），运行中不受自然条件的影响，其可靠性和安全性比常规电器好得多。

3 .SF6气体是不燃不爆的惰性气体，所以GIS属防爆设备，适合在城市中心地区和其他防爆场合安装使用。

4 .GIS主要组装调试工作已在制造厂内完成，现场安装和调试工作量较小，因而可以缩短变电站安装周期。

5 .只要产品的制造和安装调试质量得到保证，在使用过程中除了断路器需定期维修外，其他元件几乎无需检修。

6 .GIS设备结构比较复杂，要求设计制造、安装调试水平高。

特高压GIS盆式绝缘子沿面闪络特性研究综述孙秋芹;罗宸江;汪沨;陈赦;陈杰;周志成;王丽峰【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】2018(54)5【摘要】盆式绝缘子是GIS最薄弱的绝缘环节。

文中统计了GIS故障缺陷类型,对GIS故障发生率进行了计算。

针对盆式绝缘子沿面闪络特性影响因素进行了系统分析,包括金属颗粒、绝缘子表面缺陷、表面电荷等。

探讨了金属颗粒荷电和受力情况、运动特性及其抑制措施。

对盆式绝缘子表面缺陷类型、演化过程及其检测方法进行了探索。

直流电压下,GIS盆式绝缘子表面极易积聚大量电荷,文中对相关作用机理、测量方法和动态过程进行了总结。

详细阐述了轮廓优化,介电涂层和功能梯度材料等提高沿面闪络电压方法的特点和应用范围,对各种方法的优缺点进行了讨论和比较。

结合中国在建的特高压输电工程,对GIS/GIL盆式绝缘子设计提出了一些参考性建议。

【总页数】10页(P17-25)【关键词】气体绝缘金属封闭开关设备;盆式绝缘子;沿面闪络;金属颗粒;表面电荷;功能梯度材料【作者】孙秋芹;罗宸江;汪沨;陈赦;陈杰;周志成;王丽峰【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院;国网江苏省电力公司电力科学研究院;国网江苏省电力公司【正文语种】中文【中图分类】TM595【相关文献】1.GIS交流耐压试验盆式绝缘子闪络的原因及防范措施2.某变电站GIS盆式绝缘子闪络分析3.C4F7N/CO2混合气体中252kV盆式绝缘子工频沿面闪络特性研究4.一起800 kV GIS设备盆式绝缘子闪络故障分析及建议5.金属微粒和臭氧处理对GIS用盆式绝缘子闪络电压的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。