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摘 要：本文从安装、试验、外壳接地等方面阐述了GIS在现场运用中应该注意的事项，并提出了几个有待完善及解决的问题。
关键词：GIS设备； 安装； 试验；外壳接地
1、GIS概述
GIS的定义：采用SF6气体作为绝缘介质的金属封闭式开关设备。它是由断路器、母线、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、出线套管、电缆终端等高压电器组合而成的高压配电装置，全称为“Gas Insulated Switchgear”。GIS采用的绝缘和灭弧介质为具有优异绝缘性能和灭弧性能的六氟化硫（SF6）气体，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中。
2、GIS的安装
为了保证GIS安装的顺利进行，在施工设计阶段，设计人员需要认真考虑以下两个方面的问题，否则会给GIS的安装带来许多困难。
首先是GIS的起吊方式。目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机。起重机的起吊速度有两档，其低速档主要用于设备就位时的调整，两个档需要协调使用。一些高电压等级的电站均采用这种起吊方式，实践证明是行之有效的。
其次是GIS设备基础的预埋方式。通常GIS的载荷条件、留孔及预埋要求均由制造商提供，但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的。目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类：其一、预埋螺栓的施工较简单，但调节性差，如螺栓遇到楼板钢筋，则需要调整螺栓位置，并在需要与之连接固定的设备支架上重新開孔，然后对开孔进行防锈处理；其二、预埋槽钢则不存在上述问题，因此应用较多。
上述两个方面在施工设计中需要引起注意。在GIS安装期间，往往需要设计方代表在施工现场，此时设计人员应该了解GIS安装过程中的三大要素：即清洁度、密封性和真空度。因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最后一个关键阶段。
3、GIS的试验
GIS的试验主要包括型式试验、出厂试验及现场试验。型式试验是检验产品的正确性，验证GIS装置的各项性能；出厂试验是在每一间隔上进行的，以检验加工过程中是否存在缺陷；现场试验是检查GIS配电装置在包装、运输、储存和安装过程中是否出现异常现象行之有效的监测方法，是GIS在投运之前必须进行能否投运的衡量标准和重要依据，也是前两种试验无法替代的。
大量的现场试验结果表明：1）现场绝缘试验中往往会发生零件松动、脱落、导电表面刮伤；2）强烈的振动会造成绝缘子开裂；3）安装错位引起电极表面缺陷；4）安装过程中造成导电微粒进入；5）由于疏忽将工具遗忘在装置内；6）原来潜伏在装置内的导电微粒在工厂试验时未能检测出来，后来在运输和安装过程中被振荡出来或漂浮在装置内等。这些因素都会导致绝缘故障（闪络、放电、击穿）。这些绝缘缺陷一般分为两大类：一是由自由微粒和灰尘诱发的绝缘事故，称为活动绝缘缺陷（A类）；二是由于安装运输中的意外造成的固定绝缘缺陷（B类）。
根据有关资料统计，SF6设备的绝缘事故有2/3都发生在未进行现场耐压试验的设备上。加拿大安大略水电局的运行经验表明，GIS的事故不仅多发生在未做现场绝缘试验的设备上，而且还多发生在安装后投入运行的最初4个月内，这类事故约占总事故的67%。第一年事故率为0.53次/年·间隔，之后为0.06次/年·间隔。北美地区的调查报告认为，GIS运行后头一年事故率为4次/所·年，一年以后为0.1次/所·年。因此，GIS经工厂装配、运输和现场安装之后，在投运前进行绝缘试验是十分必要的。
4、GIS的外壳接地问题
GIS的外壳接地方式有两种，一种是一点接地方式，另一种是多点接地方式。一点接地方式是在GIS外壳的每个分段中一端绝缘，另一端用一点接地的方式。在结构上，串联的壳体之间一般是在法兰盘处绝缘，对地之间是在壳体支座边缘绝缘。这种接地方式的优点是：因为长时间没有外壳电流通过，故即使电流额定值大，外壳的温升也较低，损耗也较小；因为没有电流流入基础部位，故土建钢筋中没有温升。当然它的缺点也很突出，即事故时不接地端外壳感应电压较高，外界的磁场也较强，当导体中流过的电流较大时，往往会使外壳钢筋发热，由于只有一根接地线，因此可靠性较差。目前国内GIS设计一般不采用这种外壳接地方式。
多点接地方式是在GIS的某个分段内，用导体连接外壳和大地，并且采用两点以上的多点接地。一般在结构上，串联的法兰盘之间不设绝缘，设备的支座不绝缘，并用固定螺栓导通，接地线也装于壳体。多点接地的优点很多：外部磁漏少，感应过电压低；由于GIS外壳有两点以上的接地点，因而可大大提高其可靠性及安全性；不需要使用绝缘法兰等绝缘层，施工方便；外壳和导体电流几乎抵消，因此外部磁场较小，使钢构发热和流过控制电缆外皮的感应电流都很小。由于外壳中有感应电流流过，因此外壳中的温升和损耗比一点接地方式大。在电站GIS工程中外壳损耗本身不大，因此在工程中可以忽略补给。例如：广州抽水蓄能电站GIS外壳的功率损耗为2.43～3.79 W/（m·ph），可以略去不计。
5、GIS设计中有待完善的工作
根据近年来GIS工程的设计经验，笔者认为在设计标准化中尚有一些空白点亟待解决。因为设计标准是整个设计过程的依据，设备接口标准是制造商的制造依据。
首先是伸缩节的设置问题，尤其是在选用进口GIS设备时对伸缩节的技术要求。伸缩节主要是用来吸收GIS母线热胀冷缩、基础伸缩缝的位移、设备间的安装调整以及地震和操作引起的位移量，因此主要配置在母线与各设备、变压器进线、线路出线的连接等位置。而在水电站的厂房中，厂坝间的伸缩缝很多，每条伸缩缝的伸缩量无法准确测出，因此在GIS的招标设计中应对伸缩节提出较高的要求。
如果采用进口GIS设备，国外厂家对伸缩节的看法不一，某些厂家认为完全可以满足设计要求的水平位移和垂直位移，而有的厂家认为土建伸缩缝与伸缩节关系不大。
我国国标规定“制造厂应根据使用的目的、允许的位移量等来选定伸缩节的结构”，“在 GIS分开的基础间允许的相应位移（不均匀下沉）应由制造厂和用户商定”。为了确保在与外商的技术谈判中有据可依，为了确保GIS设备运行的安全可靠性，在我国的标准中应增加伸缩节方面的量化计算和要求。
其次是GIS接地线的材料和尺寸。这往往是与GIS外商谈判中讨论较多的问题。国外制造商都主张GIS室采用铜接地网和铜接地引线，因为铜的导电性和耐腐蚀性优于钢，但由于铜本身成本以及焊接成本都很高，因此我国电站大多采用钢接地网和钢接地线。目前国内超高压 GIS均采用铜接地引线。铜引线与钢接地网之间的连接需采用特殊方式，以防止钢与铜直接接触发生化学腐蚀现象。
另外，国外厂家根据GIS的热稳定电流来计算接地线截面，并有具体的计算公式和曲线，计算的参数包括接地的短路电流、故障的持续时间、接地线相应的允许温升值。其中接地线熔断相应的允许温升值起决定作用，有些厂家采用的允许温升值为100℃，这样选出的接地线截面就小一些，而有些厂家采用的允许温升值为200℃，这样选出的接地线截面就大一些。我国的规范要求采用流经接地线的短路电流、导体的热稳定系数、故障持续时间进行接地导体的截面计算，因此，常常会出现接地截面不符合制造商要求的情况。对此我国规范中应就接地线的规格和尺寸作出相关规定。
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.
[3]水力发电工程学会电气专委会，水力水电电气信息网电气专业委员会.水电电气[R].1990～2002.
[4]气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 617-1997[S].
[5]朱旭东.GIS现场耐压试验[J].高电压技术，1991，（2） .
[6]廖辉泉.对变电站电气施工中GIS 设备的安装的探讨[J].应用科技，2010， 275-276.
[7]尹建辉.浅谈GIS 设备的安装及外壳接地[J].科技情报开发和经济，2009，19（33），226-227.
关键词：GIS设备； 安装； 试验；外壳接地
1、GIS概述
GIS的定义：采用SF6气体作为绝缘介质的金属封闭式开关设备。它是由断路器、母线、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、出线套管、电缆终端等高压电器组合而成的高压配电装置，全称为“Gas Insulated Switchgear”。GIS采用的绝缘和灭弧介质为具有优异绝缘性能和灭弧性能的六氟化硫（SF6）气体，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中。
2、GIS的安装
为了保证GIS安装的顺利进行，在施工设计阶段，设计人员需要认真考虑以下两个方面的问题，否则会给GIS的安装带来许多困难。
首先是GIS的起吊方式。目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机。起重机的起吊速度有两档，其低速档主要用于设备就位时的调整，两个档需要协调使用。一些高电压等级的电站均采用这种起吊方式，实践证明是行之有效的。
其次是GIS设备基础的预埋方式。通常GIS的载荷条件、留孔及预埋要求均由制造商提供，但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的。目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类：其一、预埋螺栓的施工较简单，但调节性差，如螺栓遇到楼板钢筋，则需要调整螺栓位置，并在需要与之连接固定的设备支架上重新開孔，然后对开孔进行防锈处理；其二、预埋槽钢则不存在上述问题，因此应用较多。
上述两个方面在施工设计中需要引起注意。在GIS安装期间，往往需要设计方代表在施工现场，此时设计人员应该了解GIS安装过程中的三大要素：即清洁度、密封性和真空度。因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最后一个关键阶段。
3、GIS的试验
GIS的试验主要包括型式试验、出厂试验及现场试验。型式试验是检验产品的正确性，验证GIS装置的各项性能；出厂试验是在每一间隔上进行的，以检验加工过程中是否存在缺陷；现场试验是检查GIS配电装置在包装、运输、储存和安装过程中是否出现异常现象行之有效的监测方法，是GIS在投运之前必须进行能否投运的衡量标准和重要依据，也是前两种试验无法替代的。
大量的现场试验结果表明：1）现场绝缘试验中往往会发生零件松动、脱落、导电表面刮伤；2）强烈的振动会造成绝缘子开裂；3）安装错位引起电极表面缺陷；4）安装过程中造成导电微粒进入；5）由于疏忽将工具遗忘在装置内；6）原来潜伏在装置内的导电微粒在工厂试验时未能检测出来，后来在运输和安装过程中被振荡出来或漂浮在装置内等。这些因素都会导致绝缘故障（闪络、放电、击穿）。这些绝缘缺陷一般分为两大类：一是由自由微粒和灰尘诱发的绝缘事故，称为活动绝缘缺陷（A类）；二是由于安装运输中的意外造成的固定绝缘缺陷（B类）。
根据有关资料统计，SF6设备的绝缘事故有2/3都发生在未进行现场耐压试验的设备上。加拿大安大略水电局的运行经验表明，GIS的事故不仅多发生在未做现场绝缘试验的设备上，而且还多发生在安装后投入运行的最初4个月内，这类事故约占总事故的67%。第一年事故率为0.53次/年·间隔，之后为0.06次/年·间隔。北美地区的调查报告认为，GIS运行后头一年事故率为4次/所·年，一年以后为0.1次/所·年。因此，GIS经工厂装配、运输和现场安装之后，在投运前进行绝缘试验是十分必要的。
4、GIS的外壳接地问题
GIS的外壳接地方式有两种，一种是一点接地方式，另一种是多点接地方式。一点接地方式是在GIS外壳的每个分段中一端绝缘，另一端用一点接地的方式。在结构上，串联的壳体之间一般是在法兰盘处绝缘，对地之间是在壳体支座边缘绝缘。这种接地方式的优点是：因为长时间没有外壳电流通过，故即使电流额定值大，外壳的温升也较低，损耗也较小；因为没有电流流入基础部位，故土建钢筋中没有温升。当然它的缺点也很突出，即事故时不接地端外壳感应电压较高，外界的磁场也较强，当导体中流过的电流较大时，往往会使外壳钢筋发热，由于只有一根接地线，因此可靠性较差。目前国内GIS设计一般不采用这种外壳接地方式。
多点接地方式是在GIS的某个分段内，用导体连接外壳和大地，并且采用两点以上的多点接地。一般在结构上，串联的法兰盘之间不设绝缘，设备的支座不绝缘，并用固定螺栓导通，接地线也装于壳体。多点接地的优点很多：外部磁漏少，感应过电压低；由于GIS外壳有两点以上的接地点，因而可大大提高其可靠性及安全性；不需要使用绝缘法兰等绝缘层，施工方便；外壳和导体电流几乎抵消，因此外部磁场较小，使钢构发热和流过控制电缆外皮的感应电流都很小。由于外壳中有感应电流流过，因此外壳中的温升和损耗比一点接地方式大。在电站GIS工程中外壳损耗本身不大，因此在工程中可以忽略补给。例如：广州抽水蓄能电站GIS外壳的功率损耗为2.43～3.79 W/（m·ph），可以略去不计。
5、GIS设计中有待完善的工作
根据近年来GIS工程的设计经验，笔者认为在设计标准化中尚有一些空白点亟待解决。因为设计标准是整个设计过程的依据，设备接口标准是制造商的制造依据。
首先是伸缩节的设置问题，尤其是在选用进口GIS设备时对伸缩节的技术要求。伸缩节主要是用来吸收GIS母线热胀冷缩、基础伸缩缝的位移、设备间的安装调整以及地震和操作引起的位移量，因此主要配置在母线与各设备、变压器进线、线路出线的连接等位置。而在水电站的厂房中，厂坝间的伸缩缝很多，每条伸缩缝的伸缩量无法准确测出，因此在GIS的招标设计中应对伸缩节提出较高的要求。
如果采用进口GIS设备，国外厂家对伸缩节的看法不一，某些厂家认为完全可以满足设计要求的水平位移和垂直位移，而有的厂家认为土建伸缩缝与伸缩节关系不大。
我国国标规定“制造厂应根据使用的目的、允许的位移量等来选定伸缩节的结构”，“在 GIS分开的基础间允许的相应位移（不均匀下沉）应由制造厂和用户商定”。为了确保在与外商的技术谈判中有据可依，为了确保GIS设备运行的安全可靠性，在我国的标准中应增加伸缩节方面的量化计算和要求。
其次是GIS接地线的材料和尺寸。这往往是与GIS外商谈判中讨论较多的问题。国外制造商都主张GIS室采用铜接地网和铜接地引线，因为铜的导电性和耐腐蚀性优于钢，但由于铜本身成本以及焊接成本都很高，因此我国电站大多采用钢接地网和钢接地线。目前国内超高压 GIS均采用铜接地引线。铜引线与钢接地网之间的连接需采用特殊方式，以防止钢与铜直接接触发生化学腐蚀现象。
另外，国外厂家根据GIS的热稳定电流来计算接地线截面，并有具体的计算公式和曲线，计算的参数包括接地的短路电流、故障的持续时间、接地线相应的允许温升值。其中接地线熔断相应的允许温升值起决定作用，有些厂家采用的允许温升值为100℃，这样选出的接地线截面就小一些，而有些厂家采用的允许温升值为200℃，这样选出的接地线截面就大一些。我国的规范要求采用流经接地线的短路电流、导体的热稳定系数、故障持续时间进行接地导体的截面计算，因此，常常会出现接地截面不符合制造商要求的情况。对此我国规范中应就接地线的规格和尺寸作出相关规定。
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.
[3]水力发电工程学会电气专委会，水力水电电气信息网电气专业委员会.水电电气[R].1990～2002.
[4]气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 617-1997[S].
[5]朱旭东.GIS现场耐压试验[J].高电压技术，1991，（2） .
[6]廖辉泉.对变电站电气施工中GIS 设备的安装的探讨[J].应用科技，2010， 275-276.
[7]尹建辉.浅谈GIS 设备的安装及外壳接地[J].科技情报开发和经济，2009，19（33），226-227.