□李建基  

    SF6封闭式组合电器(GIS)在高压及超高压领域的使用越来越多。特别电压等级越高，技术经济效益越佳。
    GIS向着高电压、大容量、小型化、共同化、复合化及二次现代化方向发展，在550kV级，将断路器的断口数从双断口减为单断口，则可使GIS小型化。根据日本实践，GIS采用单断口断路器，相比双断口断路器，将GIS布置长度减至45％，并将GIS占地面积减为37％，可见减少断口数，能有效地使GIS小型化。
    在72.5kV～300kV级，GIS明显趋向于三相共同化。所谓三相共同化，是将主回路元件的三相装在公用的接地外壳内，内充SF6气体绝缘，并用环氧树脂浇铸绝缘子加以支撑和分隔。欧洲和日本都在大力发展这种结构型式。如西门子公司的8DN8型GIS为三相共同式结构，其占地面积仅为普遍式(分相式)的50％，间隔宽度仅为 0.8m。又由于采用铝外壳，做到轻量化和小型化。
    复合化技术在日本得到大力发展，特别在 72/84～154kV级。所谓复合化是将断路器、电压互感器、隔离开关、接地开关等置于一个充SF6气体的气罐内。如三菱公司新开发的全新概念超小型复合化GIS，其安装面积仅为原来的40％，体积约为原来的30％。
    GIS的二次控制趋向现代化、智能化，即由传统的机电系统发展成以计算机为中心的现代智能化系统。国外各大制造公司为此都付出巨大努力，并有自主控制和保护装置。 GIS已于20世纪60年代问世，其电压等级已从高压发展到超高压及特高压，如72.5－ 245－550－800－110kV。由于其地位至为重要，因此其运行可靠性引起国际社会普遍重视。为此，国际大电网会议(CIGRE)于1996年向世界范围的用户作调查，并在1998年会议上以23－102号论文，作了“高压GIS运行经验调查报告”。
    调查结果按6个电压等级来划分。这里介绍最重要的3个电压等级；第1级100KV≤Un 200KV，第2级200KV≤Un<300kv；第3级 300KV≤Un<500KV。对于第1电压等级，调查了 63家用户，609套设备，3817间隔，34060间隔年。对于第2电压等级，调查了36家用户，270套设备，1730间隔，16040间隔年。对于第3电压等级，调查了21家用户，110套设备，689间隔年。
    调查得出了故障数和故障率，如对第1电压等级，故障数465，每100间隔年故障率为1.45；对第2电压等级，故障数138，每100间隔年故障率为0.86；对第3电压等级，故障数179，每100间隔年故障率为2.81。
故障按元件来划分，总的来说，5个故障最多的文件是断路器占43.4％，隔离开关占17.9％，电压互感器占5.6％，母线占5.5％，连接件占 11.9％。具体到第1电压等级中123KV设备，断路器占54.7％，隔断开关占17.2％，接地开关占 5.3％，电流互感器占0.7％，电压互感器占6.2％，母线占3.7％，连接件占4.1％，套管占0.9％，电缆终端占4.4％，变压器接头占0.2％，避雷器占 0.5％，其他占2.1％。
表1 设备的总数据

表2 各电压等级的故障数及故障率
 

表3 123KV设备故障中按元件分布的百分数
 

表4 123kV设备绝缘故障按地件分布的百分数
 

绝缘故障占总故障的20％。根据Cigre工作组33/23－12在《Electra》刊物第176期上公布的数字，如在第1电压等级的123KV设备中，断路器＋隔离开关＋接地开关占40.6％，电流互感器＋电压互感器＋套管占17.3％，母线＋电缆终端＋其他占42.2％。
    国际大电网会议调查的GIS故障及故障率对制造厂家进一步了解故障原因和提高产品质量，具有指导意义。
除了国际大电网会议对GIS的运行经验作了调查外，还有一个叫作GIS用户论坛的组织也对GIS的运行作了调查。
德国和奥地利总计17家电力部门和其他SF6设备用户组成一个GIS用户论坛。其主要任务是促进进行广泛的经验交流。这个论坛对GIS的运行状态作了调查，在调查的基础上，分析其额定值、基本设计、试验技术及运行经验和故障率，并与Cigre调查作了对比。由14家电力部门提供了ABB、Alstom、Siemens及TRO等公司GIS产品的运行情况。
    表1将GIS论坛调查设备总数与Cigre调查总数作了对比。表2给出GIS用户论坛与Cigre在电压等级1和3的故障数和故障率对比。从表可见，GIS论坛取得的故障率明显低于Cigre调查结果。充其原因有：1.制造和安装质量好；2.多数设备最终安装后作现场试验；3.维护和检修质量高。在电压等级3中，每100间隔年的故障率为 0.74次，明显低于Cigre的2.81次。
    关于故障率按元件的划分(见表3)，按照Cigre的调查，所有故障约55％属于断路器，第2位为隔离开关。
GIS用户论坛取得类似调查结果。但断路器的故障率在1985年以后明显地下降了，而其他设备有的都增加了。 GIS论坛调查结果还表明，设备的故障与运行年份有关。如SF6气体绝缘故障在10年之内出现最频繁，固体绝缘出现在18年之内，保护和控制装置故障均出现在5年之后。对于19年以后的设备来说，最常出现的是防爆膜盒破裂。
    对于设备的绝缘故障，GIS用户论坛也作了调查分析。Cigre调查中，所有故障的20％属于绝缘故障，而GIS用户论坛的调查结果为28.4％，其中绝缘故障的25％属气体绝缘，75％属固体绝缘，固体绝缘还包括气体/固体分界面的故障。