1、高海拔地区 220 kV GIS 设备户内外布置方式的选择摘要：高海拔地区气候环境特殊，日照强、气温低、 、低含氧量、温差大、风沙大，同时也是地震多发区，环境气象条件相当恶劣。针对拉萨站的环境气象条件和 GIS 户内户外布置方式的选择问题，对拉萨换流站 220 kV GIS 设备户内、户外布置的设计和施工进行了总结和建议，为后续的高海拔 GIS 设备使用提供了参考。 关键词：GIS 设备；户内外；比选 中图分类号： TU85 文献标识码： A 0 引言 青藏400 kV 拉萨换流站 220 kV 设备采用 GIS 设备，GIS 设备有户内、户外 2 种布置方案可供选择，户外 GIS 和户内 G
2、IS 设备各有优点，从技术角度比较，无论是设备的安装还是后期的运行、维护、检修，户内 GIS 均存在较大优势；但是从经济性上比较，由于少了 GIS 室，户外GIS 无疑更具优势。影响 GIS 设备户内户外布置的因素较多，归纳起来主要有以下几方面： （1）极端低温对户外 GIS 设备的影响。 （2）昼夜温差大对户外 GIS 设备的影响。 （3）紫外线强度强对户外 GIS 设备的影响。 （4）户内户外 GIS 设备安装、检修、运行、维护的影响。 本文将分情况阐述各种因素对 GIS 设备的影响。 1 极端低温对 GIS 设备的影响 环境温度低会造成 SF6 气体的液化、气隔气压降低，从而导致绝缘强度
3、下降、引发事故。SF6 气体的液化点与温度、压力均有关系，不同温度下 SF6 气体的饱和蒸气压不同，温度越低其饱和蒸气压也越低。当 SF6气体压力等于或高于其饱和蒸气压力时，SF6 气体就会液化。SF6 气体饱和蒸气压表见表 1。 表 1 SF6 气体饱和蒸气压表 Tab.1 Gas SF6 saturated vapor pressure table 依照上表的数据可知，当环境温度为-30 oC 时，GIS 设备中气隔压力在 0.5 MPa 时就会产生液化，而在环境温度为-20 oC 时，其不发生液化的临界压力为 0.68 MPa。常规 GIS 设备中断路器气隔压力最大，一般为 0.550.
4、65 MPa，其余元件气隔则多为 0.30.4 MPa1。 针对极端低温的问题，通常采用的应对措施是加装加热装置和采用混合气体。拉萨站的最低气温只有-16.5，因此极端低温不会对 GIS 设备造成影响。 2 昼夜温差对 GIS 设备的影响 昼夜温差过大会导致设备外壳频繁的热胀冷缩，各气隔接口处会频繁的受到挤压或拉伸力，容易导致连接处损坏漏气，解决办法一般为增加伸缩节进行补偿2。 拉萨站的最大日温差为 27.6，从交流场到滤波器组之间有较长的分支母线布置在户外，因此设备厂家在设计时应严格的计算，装设较多的伸缩节进行补偿，保证设备外壳的缩涨在允许的范围之内。 3 紫外线强度对 GIS 设备的影响
5、外线强度对设备的表层涂漆和外露的合成部件等存在着影响，但影响程度无法量化。目前的解决方案是将所有橡胶复合材料均采用金属全封闭式设计，没有任何裸露的复合部件，可以基本消除强紫外线的影响。对于户外 GIS 的外壳油漆，应采用多层喷漆方法进行保护；对于套管部分，本站选用瓷套管而不选用硅橡胶复合绝缘套管，这是因为瓷套管的耐腐蚀和抗强紫外线能力较强。 4 户内外设备的安装 与常规设备相比，GIS 设备的安装质量好坏显得尤为重要，直接影响着 GIS 设备的正常运行和使用寿命。 根据 GIS 设备运行所发生的事故统计，因制造和安装不良而造成的事故约占 40%以上，在现场施工因清洁工作不到位，造成金属微粒、尘
6、埃、杂物、水分潮气侵人 GIS 内部而造成的事故约有 1 300 起。因此，GIS 设备的安装环境要求十分苛刻，施工现场必须要保持高度清洁、干燥的工作环境。 GIS 采用户外布置，方便了吊装作业，在场地允许和吊车充足的情况下可同时进行施工，加快了安装进度。但防尘防潮措施成为施工的关键，现场安装一般采用防尘室，除了做好防尘室的空气干燥外，还应在安装连接法兰处套上防尘套，施工人员穿着也应采取防尘、除尘措施。但是该方法存在明显的缺点，在雨天、雪天、雾天、大风等气候稍有变化的情况下就不能安装。因此，从建设周期的角度，户外 GIS 设备的安装由于受天气影响明显，建设周期必然大于户内 GIS 设备的安装周
7、期3。 户内 GIS 设备的安装，只要稍加措施就能确保安装现场的高清洁度、干燥度，以及安装中对通风、照明等条件的要求，不受其他外部环境条件的影响，安装质量容易得到保证，而且 GIS 室内装设有行车等设备，可以降低施工难度、提高施工质量、加快施工进度。 5 户内外设备的运行、检修和维护 （1）不同布置方式下 SF6 微水含量的危害。 对 GIS 设备而言，SF6 气体中微水含量超标会引起严重的后果，其危害有 2 个方面：引起设备化学腐蚀、危害电器设备的绝缘件。 GIS 设备中的微水含量很大一部分是在运行时，通过密封圈渗入进去的。虽然 GIS 设备内部气压高于大气压，但就水分而言，其外部的水气压则
8、远远高于内部的水气压，而水蒸气分子的直径小于 SF6 气体的分子直径，因此水蒸气不会因为 GIS 设备有可靠的密封系统而停止渗入，其渗入速度与温度、湿度有关。户内 GIS 由于运行条件较为良好，温度、湿度较易控制，其水分的含量必然低于户外。 （2）不同布置方式的运行、检修、维护。 户内 GIS 主要设备全部放置在户内，不受风吹日晒雨淋等问题影响，可以全天候巡视维护检修，而户外 GIS 则会受气候限制。 对于户外 GIS，天气湿度较大时，如雨天、雪天、雾天，则不推荐运行人员打开户外型控制柜的柜门；如果将就地控制柜放置在带空调的简易房内，则在任何天气都可以打开就地控制柜柜门。 户外 GIS 由于风
9、吹日晒雨淋等原因需要定期清洗，端子、螺栓、支架等可能会出现腐蚀情况。 6 户内外设备的价格差异 户内外设备存在的差价的主要原因有： （1）户内外就地控制柜的价格有差别。 （2）户外设备的密封面需要增加防水硅脂，法兰连接处设置有充注防水硅脂的凹槽。 （3）户外设备在 SF6 母线筒或设备连接法兰盘的螺栓处需增加特殊的防腐处理如涂防水胶，防止螺栓锈蚀。 （4）户外设备的外壳涂漆等防护工艺措施需增加特殊的防护处理。 综合考虑后，本文认为户内外设备存在的差价，一般情况下按户外设备比户内高 3%设计，而拉萨站的恶劣环境需按 5%设计。 7 户内外布置方案的经济性比较 相比户外布置方案，户内布置主要增加的
10、费用为：GIS 室的综合费用、多出的土地费用、分支套管加长的费用；户内布置方式减少的费用有：设备的本体差价和后期的运行维护费用。具体差异见表 2。 表 2 户内与户外 GIS 设备价格 Tab.2 Indoor and outdoors GIS equipment price 8 结语 通过以上比较可以得出，虽然户外 GIS 在经济上有明显的优势，但拉萨站在整个西藏电网具有重要的特殊性，在设计过程中充分征求了运行、建设等单位的意见后，认为在换流站采用户内 GIS 方案将带来更高的可靠性、更少的维护工作量、更长的运行寿命、更好的安装环境、更短的安装周期，能够更好地保证设备的安装质量，社会效益显著，因此拉萨站 GIS 设备采用户内布置。 参考文献 1 李萍. 关于 GIS 安装、试验及设计的思考J. 水电站设计，2005，21（1）：36-38. 2罗学琛SF6 气体绝缘全封闭组合电器 北京：中国电力出版社，1999. 3 GBJ 501472010 电气安装工程高压电器施工及验收规范S. 作者简介： 程剑（1981） ，男，硕士，高级工程师，主要从事送变电工程建设管理工作，
