大安山煤矿现状 煤矿企业供电系统现状与GIS开关设备的应用

　　【摘　要】现代化的高产高效矿井，随着生产工艺的改进，机电设备装机容量、单机功率不断推升,对矿井供电系统的安全可靠性程度、自动化水平的要求越来越高。同时，我国对工业用地的规模控制却越来越严格，减少矿井变电所的占地面积，对新建矿井很有必要。我公司变电站首先采用ZF12-126(L)型GIS组合式高压断路器,实现了变电站电气设备的实时监控,达到无人值班要求。本文简述了GIS设备在变电站应用的优越性，并并根据变电站设计和运行的经验，对GIS设备在变电站中主接线的接线方式、布置的特点以及GIS设备故障维护等应用提出了若干建议。
　　【关键词】煤矿；变电站；GIS开关；现状；应用
　　1 与传统高压油断路器相比GIS高压断路器的优越性
　　1.1 优越的开断性能
　　断路器采用自能灭弧原理的灭弧室，由于采用了优化设计的喷口,利用喷口的“堵塞”效应,在开断过程中充分利用电弧自身能量加热膨胀室中的SF6气体，在电流过零时吹熄电弧。与通常的压气式灭弧室相比，大大减小了机构的操作功,缩小了灭弧室的尺寸,具有更强的开断各种故障电流的能力。
　　1.2 操动机构无油化、无气化、具有高度可靠性
　　断路器配用弹簧操动机构，隔离开关、接地开关配用电动弹簧机构或电动机构,实现了机构的无油化，无气化。隔离开关、接地开关配用同一种电动弹簧机构或电动机构，通用性强，尺寸小，结构简单，维护方便, 具有高度可靠性.
　　1.3 体积小
　　ZF12-126（L）GIS为三相共箱式结构，采用弹簧操动机构和自能灭弧室，它与分箱式GIS相比，具有体积小，重量轻的特点。由于体积减小，它的占地面积更小，可以最大程度地减小厂房面积，节约土建费用，且重量减轻后，它的抗震性能也极佳。
　　1.4 该产品全部采用铝壳体
　　采用铝壳体有好处：
　　1）重量轻 ；2）壳体温升几乎不受通流的影响，有利于安全，有利于密封圈的寿命；3）在防腐性能上也得到了很大的提高。
　　1.5 采用 整体运输方式，安装、检修方便
　　采用整体运输方式，现场对接可以缩短安装工期，保证安装质量。二次电缆和机构在出厂时要全部固定好，使用电缆槽,外表简洁美观。
　　1.6 气体密封性能优良
　　该GIS的SF6年漏气率远小于1%，可达0.5%以下，确保15年正常运行而不充气。设计上采用双道密封结构，在主密封外面还加了一套防水、防尘圈，可大大提高密封性能。双道密封圈之间设有检漏孔，可用挂瓶法定量检测SF6漏气率。
　　2 GIS设备主接线的选择
　　GIS设备主接线的选择应遵守变电站电气主接线的设计原则———可靠性、灵活性及经济性。有些行业对供电设备有特殊的要求，比如煤炭行业，特别是高瓦斯矿井，停电事故对人员生命安全带来很大的威胁。所以煤炭企业变电所选用GIS设备更能发挥设备性能，GIS设备具有故障少、检修周期长、运行可靠性高的特点。110kV终端变电站的110 kV GIS设备不建议采用线路—变压器组的接线方式，应优先采用全桥接线方式，虽然投入较大，但安全可靠性高、运行方式灵活，终端变电站的110 kV部分采用单母线分段，互为备用。
　　3 变电站GIS设计及运行中应注意的问题
　　3.1 总体布置
　　室内布置时，GIS室的宽度由GIS设备的宽度和通道宽度决定。工作通道宽度应考虑当采用电缆作为进出线时，由于GIS设备与高压电缆的交流耐压试验的标准值不同，现场耐压试验需要装设临时SF6空气套管，必须注意带电体与墙壁之间的安全距离，同时还要考虑移动式SF6气体回收装置的宽度及转弯半径，检修和搬运GIS组件所需要的宽度。GIS室的高度必须考虑设备运输、安装、大修和试验的可能性，检修时应可以整体起吊断路器及其他组件，并注意现场耐压试验时带电体与房顶的安全距离。户外布置GIS时，通道的宽度和通道上架空跳线的高度应考虑开进汽车起吊等作业，一般距GIS外缘不得小于3.5 m。
　　进行GIS总体布置时还必须考虑电力电缆敷设、架空线走向、控制和继电保护盘的布置等因素。
　　3.2 GIS室的通风
　　有关标准规定：GIS室里的SF6气体的体积分数≤1000 mL/m3，空气中的含氧量不得低于18%，所以在GIS室内必须装设通风设备，其通风量为GIS室空间体积的3～5倍。一方面考虑正常情况下运行人员进入GIS室前对室内进行换气，另一方面在GIS外壳发生爆裂后应能可靠排出SF6气体。根据发热通风的要求，室内通风通常将出风口布置于室内的上部，但由于SF6气体的比重约为空气的5倍，SF6气体沉积于电缆沟或接近地板的底层空间 ，所以通风设备的出风口应考虑设在GIS室的下部，以便迅速可靠地排出外逸的SF6气体。
　　3.3 GIS设备的土建设计
　　GIS设备是由刚性的各个元件用螺栓连接起来的，为了防止SF6气体泄漏，母线管法兰连接时的垂直误差不能超过0.5 mm，基础预埋槽钢之间的水平误差不能超过2 mm。
　　为了施工安装的方便，应在GIS室的两端和适当位置预埋地锚钩，以便GIS设备的就位。GIS室的室内装饰目的是以防潮、防尘为主，在GIS现场安装、检修过程中，空气中含尘量一般不得超过0.1 mg/m3，空气的相对湿度不宜超过70%。因此GIS室不宜采用容易起灰的水泥地面和石灰墙面，并应尽量减少不必要的门窗。
　　3.4 GIS设备的故障
　　GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20%～40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。
　　GIS设备的内部闪络故障通常发生在安装或大修后投入运行的一年内，根据统计资料，第一年设备运行的故障率为0．53次/间隔，第二年则下降到0.06次/间隔，以后趋于平稳。根据运行经验，隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高，分别为30%及26.6%；母线故障率为15%；电压互感器故障率为11.66%；断路器故障率为10%；其他元件故障率为6.74%。因此在运行的第一年里，运行人员要加强日常的巡视检查工作，特别是对隔离开关的巡视，在巡查中主要留意SF6气体压力的变化，是否有异常的声音(音质特性的变化 、持续时间的差异)、发热和异常气味、生锈等现象。如果GIS有异常情况，必须及时对有怀疑的设备进行检测。
　　3.5 推广应用前景
　　国网公布 2012 年第二批招标目录显示， GIS 间隔数增长达100%,其中110kV及以下GIS 间隔同比增长130%。GIS 快速增长表明替代传统开关的趋势在延续，并且在110KV、35KV系统中应用在加快。 气体绝缘开关柜的出现，引领了中压开关设备的一个发展方向，在相关的领域得到了广泛的应用。
　　4 结束语
　　煤矿井下环境特殊，对供电系统的安全可靠性要求高，GIS在变电站的应用会越加广泛，因此，从设计、安装、运行维护 、检修等各方面不断地加以总结，才能使GIS设备发挥更大的作用。
　　参考文献
　　[1]罗学琛．SF6气体绝缘全封闭组合电器[M]．北京：中国电力出版社，1999．
　　[2]冯宗蕴．我国GIS的使用情况及发展动态［R］．西安：电力工业部西北电力设计院，1994．