0 引言

近几年，GIS（气体绝缘金属封闭开关）设备因具有体积小，可节约土地资源的优势被广泛用在变电工程中。但在工程验收过程中，对于GIS设备的设计结构，尤其在气室划分、密度监测、管路连接方式等方面，制造厂与用户之间存在较大分歧。本文依据《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》^[1]（以下简称《反措》）、DL/T 728—2013 《气体绝缘金属封闭开关设备选用导则》^[2]（以下简称《导则》）相关要求，针对相关问题进行分析并现场改造，以保证设备安全运行。

1 设备概况及GIS设备验收存在的问题 1.1 设备概况

巴彦淖尔电业局220 kV建国输变电工程，在天吉泰至河套单回220 kV线路破口接入，形成Ⅰ回至220 kV天吉泰变、Ⅰ回至500 kV河套变的网架结构。220 kV侧电气布置情况：母线采用双母分段布置结构，2个主变压器进线间隔，2个出线间隔，预留4回出线间隔，1个母联间隔，2个TV（电压互感器）间隔。220 kV侧采用户外GIS设备，主变压器、出线侧采用高跨套管方式。

1.2 现场缺陷情况

220 kV侧GIS设备于2018-10-16完成组装并组织验收，在设备初步验收过程中，要求每个气室都安装1个独立的密度继电器，所有接口必须装设逆止阀或具备开关功能的三通阀。经现场确认，采用的设备隔离开关、TV、LA（避雷器）气室均采用外部管路连通，隔离开关三相连通接口处未装设逆止阀，出线高跨套管接口采用了自封接头。

制造厂对于“独立气室”的划分原则是按照功能单元进行划分^[3]，而用户对于“独立气室”的定义是2个完全封闭的盆式绝缘子之间的隔室为独立气室，而且强调了不允许通过管路联通^[2]，独立气室的容量设计必须满足8 h内处理气体的能力（《反措》中对GIS设备的强制性要求）。

2 现状分析 2.1 气室采用分相监控的要求

依据《反措》12.1.1.3条：GIS在设计过程中应特别注意气室的划分，避免某处故障劣化后的SF₆气体造成GIS其他带电部位的闪络，同时也应考虑检修维护的便捷性，保证最大气室气体量不超过8 h的气体处理能力。依据该要求，用户在签协议时要求各功能单元的每个气室都安装1个独立的密度继电器和三通阀，作为对各功能气室三相气体压力的监测。在运行过程中可以方便地监测功能单元气室的某相气体压力下降情况；在进行检修工作时，可以只针对设备的某一相气压降低的气室，单独补充SF₆气体，以便运行与检修。

2.2 制造厂原因说明 2.2.1 气室功能划分的依据

制造厂按照功能单元对气室进行划分，即依据《反措》12.2.1.2.1条“GIS最大气室的气体处理时间不超过8 h”的要求，将隔离开关、电压互感器、避雷器气室三相通过外部管路连通起来，认定为1个独立的功能气室。《反措》要求断路器气室采用分相监测方式，而对于其他功能气室是否必须采用分相监测并未作出明确要求。

2.2.2 密度继电器与管路连接方式

母线侧隔离开关气室采用直接连接方式，无任何形式阀门。出线侧隔离开关（高跨套管气室）、TV间隔采用带有自封功能的阀门。制造厂现场采取上述连接方式，可节省80块密度继电器以及相应的自封阀、逆止阀、二次电缆等设备材料，考虑成本，将三相气室连通并采用1块密度继电器监测。

2.3 必要性分析 2.3.1 断路器分相监测

《导则》中，针对按照功能元件进行气室划分的情况给予了解释说明^[3]。对于252 kV及以上电压等级的断路器必须分相设置隔室，并采用独立监测的方式。如果断路器采用外部管路将三相连通，一旦发生故障，某相产生的故障气体将会污染其他两相气室，同时为了满足不拆卸密度继电器校验表计的要求，断路器必须分相监测并加装三通阀。

2.3.2 隔离开关分相监测

对于GIS中按功能划分隔室时关于小气室的问题，如TV、隔离开关气室等，提出分相监测要求时，《导则》解释如下：“在划分隔室时将其每相都作为1个独立的气室，万一发生泄漏情况可能很快就无法维持正常运行，因此除断路器气室外其余气室的划分，可以按照用户自己的经验和习惯，并对制造厂隔室划分设计提出意见。”据此，可以根据制造厂或用户自己的需求进行设计，允许三相通过外部连通设计成1个气室，也可以按照用户需求分相监控，对小气室的要求不是强制的^[2]。

2.3.3 表计与管路连接处加装逆止阀

气室不论采取分相或三相外部连通，共用1个密度继电器监控，对于GIS设备表计与管路连接，《导则》有以下强制要求：气室间采用外连通管路的，管路与壳体上的接口处必须装设压力阀门，阀门应有明显清晰和耐久的打开和关闭标志并注明方向^[3]。

3 气室与配管连接处加装阀门改造

针对220 kV建国输变电工程GIS设备验收存在的问题，制造厂与设计单位对于气室的划分进行了图纸确认，隔离开关、TV、LA仍采用三相通过外部管路连通方式，即认可隔离开关三相为1个气室，采用1个密度继电器进行监控的设计。对于通过管路连接方式的气室，要求在所有设备接口与外连管路之间加装带有关断功能的阀门，现场改造35组管路。

3.1 方案制订 3.1.1 原结构

220 kV建国输变电工程GIS设备主要有以下2种配管装配结构。

（1）图 1所示结构应用于母线隔离开关气室（进出线间隔、母联间隔、预留间隔），共计25组，配管装配与本体连接处无阀门。

（2）图 2所示结构主要应用于出线侧隔离开关气室、保护间隔隔离开关气室及TV/LA气室，共计10组，配管装配与本体连接处采用逆止阀结构。

3.1.2 改造方案

现拟将以上2种结构均改为配管装配与本体连接处采用关断阀结构（见图 3）。

3.2 方案实施 3.2.1 工程前期准备

设备材料：关断阀75个、带接头的关断阀30个、管路5根，密封胶足量，酒精足量，无纺纸足量，吸附剂按需，其他附属材料按需。现场大型回收装置1台，便携式气体回收装置3台，备用气体6瓶。

3.2.2 现场实施

对25个气室降压处理，单个气室气量约12 kg，将每个气室压力降至0.02 MPa，使得在更换阀门的过程中气室处于微正压，以确保气室不被大气污染以及气室内部的真空度。

3.2.3 现场关键问题

（1）更换阀门时各个接触面被打开，需要更换密封圈，涂抹防水胶；

（2）气室抽真空必须严格按照DL/T 1553— 2016《六氟化硫气体净化处理工作规程》^[6]要求进行，防止更换后由于密封不严造成漏气；

（3）回收后的气体必须进行深度循环处理，防止气体微水含量超标。

3.3 效果检查

经过36 h完成阀门改造，气体充入设备24 h后测试微水含量并检漏测试。用塑料布将所有更换过的接头全部封闭，使用灵敏度为1×10^-6的SF₆气体检漏仪测试未发现漏气点，微水测试全部合格。

4 结束语

随着GIS设备在基建工程中被大量使用，用户对于设备检修、维护、运行提出了更高的要求。制造厂为了降低制造成本，往往采用节省逆止阀、三相气室共用1块密度继电器监控气室压力的方法，在验收过程中应以相关规程、规范为依据进行整改，防止在今后设备运行过程中出现运行、维护、检修问题。