摘要：SF6全封闭组合电器(简称GIS)与常规电器相比，具有占地面积小，噪声低、无火灾危险、检修周期长、运行安全可靠的特点，已得到广泛地应用。与敞开式设备相比，GIS布置十分紧凑，同时受到停电方式的影响，GIS设备的平时维护较为困难。虽然其可靠性较高，但是随着运行年限的增加，各个组件参数、性能也会有变坏的趋势。GIS设备中隔离、接地开关用量较大，隔离开关单元基数多，其故障数量绝对值较高。
关键词：GIS;隔离开关;负载特性;状态检修;诊断分析
引言
在电力ＧＩＳ设备的发展趋势下，ＧＩＳ内隔离开关得到了广泛应用。ＧＩＳ内隔离开关的主要优点是整体性强、装置小型化、安全性较高。但是在ＧＩＳ内隔离开关的长期运行下，也会因装置自身问题或环境影响，导致其可靠性出现下降。因此，需要对ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性进行测量和评估，及时安排相关检修工作，降低故障概率。
1隔离接地检测技术发展现状
对于隔离接地开关的机械特性测试，目前市场上并无专用设备。在试验中，一般采用断路器特性测试仪来进行特性的测量。目前市场上的的设备分为两大类。第一类设备为标准产品，可实现开关的基本测量要求。测试能力包括线圈电流、分闸时间、合闸时间、分闸速度、合闸速度、相间同期、行程、过冲、弹跳次数以及辅助开关切换时间等。并可实现标准操作循环O-CO-180s-CO。该类设备多为便携式设计，可以方便地携带到现场及在工厂内灵活测试。其不足之处为该类设备大多数为单次操作，需要手动记录测试数据并分析。目前，此类设备国内外均有大量的生产厂商。第二类设备比第一类设备功能更加强大及客户友好。基本构型均为测试塔，它不仅配备机械特性测试仪器，而且配备控制交直流电源、显示屏幕以及客制化的软件程序。此类设备主要用于开关生产厂家的出厂试验，以及各第三方实验室的型式试验。它可以设置操作电压、触发规则、操作顺序、操作次数并可监视气体压力等参数。但循环测试中的数据无法记录。该类设备的生产厂商较少。
2负载特性测试原理和方法
负载特性测试就是通过各种传感器来测试被测试对象运动特性的变化，从而来判断其性能的优劣。本项目GIS设备中隔离开关布置十分紧凑，运行中的隔离开关均处于封闭状态，其本体传动件无一外露。在现场通过测试转轴、拐臂等传动件扭矩来反映负载特性十分困难，而其操作机构却暴露在壳体外部，机构通过传动轴驱动本体运动，本体运动特性的变化将直接传导到机构使某些参数发生改变。因此，机构中的电机电流、手动操作力矩、主轴速度作为测试目标量是首选研究对象。在现场测试还要考虑不改动原有二次接线及零部件。
2.1局部放电测量方法
由于ＧＩＳ内隔离开关密封在ＧＩＳ设备中，无法对其运行状态进行直观观察，需要采用特殊的测量和检测方法，确定ＧＩＳ内隔离开关状态可靠性。在ＧＩＳ内隔离开关装置中填充有绝缘性能较强的ＳＦ６气体，在其正常运行状态下，ＧＩＳ内绝缘开关局部放电脉冲上升信号的时间非常短，通常只有几纳秒。可以采用超高频局部放电测量技术或超声波局部放电测量技术对ＧＩＳ内隔离开关气室绝缘性进行检测，判断ＧＩＳ内隔离开关是否存在异常状态。其中，超高频测量法是对ＧＩＳ内隔离开关的超高频信号成分进行检测，超高频信号穿透性强，可轻易穿过隔离开关外壳，此时气室接缝处盆式绝缘子会泄漏到装置外部，可采用高灵敏度传感器对其超声频信号进行检测，频率范围在３００～１５００ＭＨｚ，根据ＧＩＳ隔离开关特征状态判断是否存在局部放电现象。超声波测量法则是根据超声波信号进行判断，频率范围在２０～３００ｋＨｚ，也可以检测出局部放电问题，而且抗干扰能力较强。
2.2电机电流测试
GIS设备中根据设计不同电动机构电源有交流和直流两种，测试装置均需满足要求。
交流电流测试选用开合式交流电流传感器，直流电流测试选用开合式霍尔电流传感器，选用开合式是为了满足现场测试不需拆解原有设备的二次接线，直接将传感器夹入电源线上。采集的电机电流信号通过A/D转换等电路处理后接入测量装置的ＲS485端口，用于绘制电流I－转角θ曲线I=f(θ)。
2.3红外线成像测量方法
红外线成像测量方法是ＧＩＳ内隔离开关可靠性检测中的常用方法，能够准确获取隔离开关状态特征参数，对其存在的故障问题进行判断。比如在ＧＩＳ隔离开关内部构件出现接触不良的问题时，经过红外线成像测量，会得到不规则的图像。在装置出现过热问题时，内部热量传递至ＧＩＳ设备外壁，可以利用红外线温度成像仪对其进行检测，判断装置是否存在过热问题。通过采用这些测量方法，不仅能够判断ＧＩＳ内隔离开关可靠性是否满足要求，还能够确定其可靠性影响因素，从而为相关检修活动提供依据。
2.4手动操作力矩测试
在检修状态下，不具备电动分合闸操作时可以测试手摇机构的操作力矩，操作力矩的变化可以判断隔离开关是否存在卡涩。将力矩传感器设计成摇把形状，在对机构进行手动操作时，电阻应变式扭矩传感器感受到扭矩变化并将其转换成电信号，根据力学公式:力矩=扭矩×力臂，力臂长度已知，系统自动转换成力矩。因摇把需要多圈操作，不能通过电缆传输信号，因此电信号通过无线电路发射给后续电路进行处理。此方案仅适用于检修状态下离线对隔离开关负载特性的测试。
3运行可靠性评估模型
采用加权灰靶理论对ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性进行评估，可以通过建立可靠性评估模型，得到量化评价结果。在对ＧＩＳ内隔离开关进行可靠性评估时，首先对其各部件健康状态进行打分，然后利用加权灰靶理论进行计算，根据专家经验对隔离开关运行可靠性进行分级，判断ＧＩＳ内隔离开关所处的可靠性等级。具体可以参照电力设备可靠性评估的状态划分方法，将其分为健康、良好、注意、恶化、失效五个等级。处于健康状态的ＧＩＳ内隔离开关能够正常运行，各项指标均在合理值范围以内，不需要进行维修，也可以延长大修周期。处于良好状态的ＧＩＳ内隔离开关各项指标值也处于正常限值以内，可能有个别指标接近限值，但无恶化趋势。注意状态下的ＧＩＳ内隔离开关有一项或多项指标接近限制，且存在恶化趋势，需要调整检修计划，优先安排检修工作。恶化状态下的ＧＩＳ内隔离开关已经有个别指标值略微超出正常限值，而且仍具有恶化趋势，需要尽快安排检修。失效状态则是出现一项或多项指标严重超出限值，在此情况下，ＧＩＳ内隔离开关通常已经发生故障问题，需要立即进行停电检修。
结束语
对ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性进行测量和评估，是ＧＩＳ设备运行管理的重点内容。通过采用合适的测量和评估方法，可以提前反映出ＧＩＳ内隔离开关存在的故障隐患，更好地把握其运行可靠性变化趋势，从而为相关检修工作提供依据，将设备运行管理提前化。
参考文献
[1]马波,吴旭涛,李秀广,袁文泽,李军浩.基于振动信号的GIS隔离开关接触状态带电检测技术研究[J].智慧电力,2019,47(12):73-77.
[2]黄炎.试析变电站GIS设备的故障诊断及检修[J].电子测试,2019(24):104-105.
[3]刘媛,杨景刚,贾勇勇,宋思齐,吴邦,李军浩.基于振动原理的GIS隔离开关触头接触状态检测技术[J].高电压技术,2019,45(05):1591-1599.
[4]张鄂云.浅谈变电站GIS设备调试[J].石油化工建设,2019,41(02):68-72.
[5]钱林清,钱聪.GIS隔离开关动作特性状态监测的应用[J].通信电源技术,2018,35(12):123-124.