GIS设备户内与户外布置对比

根据变电站的运行环境和检修维护成本，按照“安全可靠、技术先进、经济合理”原则，展开对GIS设备户内外布置对比分析。

首先从GIS设备安装、运行及维护等方面分析GIS设备在高海拔、重污染地区户内外两种不同运行条件下的故障率和维护周期；

其次明确GIS设备30年寿命周期内零部件在户内外两种不同运行条件下的寿命，以及GIS设备在户内外两种不同运行条件下的检修周期；结合变电站的运行环境和检修维护成本，进行以下比较。

一、目前GIS设备的使用状况

GIS即气体绝缘金属封闭开关设备，又称“六氟化硫封闭式组合电器”，它是将断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器和母线等元件组合并封闭于金属壳体内,充SF6气体绝缘组成一种组合式高压电器。因具有占地面积小、运行可靠性高、检修维护方便等优点逐步取代敞开式开关设备，GIS设备因将主要一次设备封闭在金属壳体内，因此普遍认为具备户外运行的条件，而且很多地区已建设了大批户外GIS变电站。

随着GIS设备运行经验的积累，各类缺点也逐渐暴露。现运行的户外GIS设备以国产设备居多，大批运行时间达到3-5年的设备已出现不同程度的GIS壳体表面锈蚀现象，且GIS本体安装的各类传感器等零部件故障率较高，给运行维护单位带来很大不便，以上问题沿海地区和污染严重地区最为严重，环境较好地区也同样存在，大大增加了维护工作量。再有GIS设备的密封技术，在雨、雾、冰、雪等恶劣天气条件下遭到极大挑战，GIS设备密封系统因难以适应环境条件骤变而会出现漏气现象。

基于以上问题，提出了GIS设备户内布置的方案。GIS设备户内布置的条件，当站址周围存在以下情况时可建设全户内或半户内变电站：

a.人口密度高、土地昂贵地区，特别是城市中心及负荷密集区；

b.受外界条件限制，站址选择困难地区；

c.特殊环境地区，如高地震烈度、高海拔和严重污染等地区。

二、GIS设备户内外布置的运行环境要求

GIS设备的安装和维护是变电站建设和运行过程中两个主要的工作内容，安装质量的好坏，直接影响着GIS设备的正常运行和使用寿命，日常的维护和检修则是杜绝GIS设备事故的有效措施之一。以下主要从这两个方面分析GIS设备采用户内外两种方式布置时对安装环境、维护周期的不同要求，进一步确定GIS设备采用户内布置的方案。

1、GIS设备本体对环境的要求

GIS设备内含有SF6气体，SF6气体本身无毒，但其分解物对人体有一定的危害，因此对GIS设备壳体的密封性有严格的要求，需定期对运行中的GIS设备采取喷漆防腐措施。GIS设备壳体一般采用碳钢板、不锈钢板、铝板等材料拼焊组成，这些材料长期运行在高污染、高盐密地区，容易造成GIS设备外壳、密封及绝缘部件的锈蚀，一方面需增加对GIS设备外壳喷漆，另一方面导致了SF6气体外溢引发事故的概率升高，多年来GIS设备运行经验表明，户外布置GIS设备的气体泄漏次数远高于户内布置GIS设备的气体泄漏次数。

2、GIS设备故障率分析

与敞开式设备（AIS）相比，低事故率是GIS设备显著的优点，根据近年运行的统计数据，GIS设备的事故率只有AIS设备的15%-40%，但是GIS设备一旦故障影响范围比较大，一般会造成全站停电，因此分析GIS设备故障的原因，减少GIS设备故障次数显得尤为重要。

根据GIS设备运行所发生的事故统计，造成GIS设备故障可分为七类，各类故障所占比例如下：

a.由于制造安装工艺不良造成故障占40%；

b.由于制造厂清洁差造成故障占16%；

c.由于安装现场清洁差造成故障占13%；

d.由于零部件装错造成故障占10%；

e.由于设计错误造成故障占7%；

f.由于运行错误造成故障占7%；

g.由于其他不明原因造成故障占7%；

通过上述数据可以看出，因在现场施工清洁工作没做好，使得金属微粒、尘埃、杂物、水分潮气侵入到GIS设备内部而造成的事故约占13%。因此施工现场要保持清洁的工作环境，是保证GIS设备安装质量的关键。为此要求GIS设备装配时应在无风沙、无雨雪、空气相对湿度小于80%的条件下进行，并根据产品要求严格采取防尘、防潮措施。

若采用GIS设备户外布置方案，在设备安装时，空气中的粉尘和颗粒很容易进入到GIS设备内部，造成安全隐患，若采用GIS设备户内布置方案，房屋本身有阻碍粉尘的作用，在设备安装和运行时均具有防护作用，可以有效降低因周边环境污染造成GIS设备故障的概率。

3、GIS设备运行维护

日常巡视和定期检修是杜绝GIS设备故障的有效措施之一，GIS设备日常巡视项目包括断路器、隔离开关、接地开关等设备运行状态，指示器、密度计、压力表的指示值是否正确等。由于GIS设备的断路器、隔离开关、接地开关等设备均封闭在GIS内部，巡视人员须通过专门的观察窗和仪表来判断各设备的运行状态，因此，GIS运行过程需保证观察窗和指示仪表的清洁性，以方便工作人员查看设备运行状态。若采用户外布置时，特别是空气污染比较严重的地区，需定期清扫GIS设备，保证任何状态下各设备观察窗和仪表的可视性。GIS设备检修项目包括密度计、压力表的校验、不良紧固件的更换、清扫SF6气室的金属微粒、粉末、清除SF6气体的分解物等，污染严重地区空气中粉尘、颗粒较多，采用户外布置时，SF6气室进入粉尘、颗粒的概率大大增加，GIS设备定期检修的周期一般为3-5年，不仅增加了GIS设备的检修维护费用，还造成大范围的停电。而采用GIS设备户内布置，房屋可有效的阻碍粉尘、颗粒的进入，将GIS设备定期检修的周期提高到8-15年，大大节省了检修维护费用。

三、GIS设备户内外布置的检修维护费用分析

目前，电力企业多以3年为周期开展设备定期检修，主要工作为预防性试验、更换寿命到期的零部件、并对锈蚀的设备外壳进行喷漆等，定期检修在保证设备正常工作中起到了直接防止或延迟故障的作用。经调查，GIS内的主要设备均能满足30年寿命要求，但是部分零部件寿命无法达到30年，成为设备30年寿命的短板环节，采用户内布置后，设备运行条件明显改善，寿命周期短板环节的零部件寿命及检修周期均可相应延长，详细情况见表一及表二。

经统计分析，在30年寿命周期内，户外GIS检修维护费约为户内GIS布置的3倍。

四、结论

GIS布置方案是解决土地紧张的有效措施，户内GIS布置方案虽在前期建设阶段略高于户外GIS布置方案，但后期维护费用远远低于户外GIS布置方案，有效解决了户外运行的GIS设备锈蚀严重、零部件故障率高等问题，检修维护次数大大减少，符合“资源节约型、环境友好型”变电站建设理念。从“30年寿命周期”及“两型一化”角度考虑，户内GIS布置方案优于户外GIS布置方案，因此，GIS设备变电站推荐采用户内GIS布置方案。