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摘要：目前，我国是社会主义经济快速发展的新时期，文章首先对ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性影响因素进行了分析，进而提出几种有效的测量与评估技术，以期实现对ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性的准确测评，及时发现各类故障问题。
关键词：ＧＩＳ内隔离开关；可靠性测量；评估技术
引言
近年来，以SF6气体为绝缘介质的气体绝缘封闭式开关设备（GIS）因其灭弧性能良好、占地面积小、结构紧凑、运行安全可靠，在电力系统中得到了广泛的应用。但运行经验表明，GIS隔离开关接地开关和断路器在例行操作时会产生频率极高、波头极陡的快速暂态过电压VFTO（VeryFastTran-sientOvervoltage），不仅会在GIS主回路引起对地故障，而且还会造成相邻设备（如变压器等）的绝缘损坏。为了解决在设备运行过程中由于GIS内隔离开关操作产生的快速暂态过电压（VFTO）给运行设备的安全运行带来的隐患，有必要研制一种既能准确测量工频又能准确测量上百兆赫高频信号的宽频带VFTO测量系统，以便能够准确的得到VFTO的幅值及频率特性。
1特高压装置性能测试
1）特高压交直流工程现场诊断试验能力提升研究在研究过程中，依电抗器配置参数，分析计算现场试验装置关键技术指标，开展高抗现场局部放电及交流耐压试验实用化研究，此外，还研究小信号局放甄别技术，提升设备局部放电现场诊断定位能力，进一步开展检测和诊断技术研究，研究设备故障发生机理，掌握关联参数的变化规律与设备故障之间的关系，开发适用检测技术，提高检测和诊断有效性。2）现场屏蔽接地及抗干扰技术研究在现场屏蔽接地及抗干扰中，进行了电源系统干扰信号产生的原因研究分析，试验回路的抗干扰措施研究分析以及空间干扰及屏蔽措施研究。3）气体绝缘金属封闭开关设备的特快速瞬态过电压测量研究在设计中，开展了不同结构模拟变压器与GIS连接下的VFTO特性试验研究以及开展GIS设备VFTO现场测试技术与分析研究，其中发现不同连接方式波阻抗影响非常大，其对电压也有一定要求，包括波头时间、波长、振荡等。在测量装置上，需考虑到外接-分布参数影响以及方波响应等。
2 GIS内隔离开关运行可靠性测量与评估技术研究
2.1窗口式VFTO测量传感器的基本思路及研制
设计一个介质密封窗，用一种介质材料（介质密封盖）将气室密封，并能够保证耐压6atm以上SF6气体；介质材料（介质密封盖）可以与SF6气体长时间接触，不会发生化学反应，同时频率特性要好，不能影响测量性能。介质材料（介质密封盖）外侧装一个传感器。这样，既克服了常规窗口式传感器维护不便的缺点，又避免低压电容介质进入GIS气室，同时也不降低传感器的测量性能。通过大量调研可以在GIS气室内大量使用的介质材料的基本特性，包括常规的物理和化学特性、不同频率下的介电常数、机械强度及其热稳定性、耐腐蚀性及其热稳定性、是否会有SF6或者氟化物发生反应等等的研究，基本确定可以使用的介质材料有环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯、有机玻璃、无机玻璃等。通过对不同介质材料特性进行进一步的调研、分析，确定了3种可以与SF6接触又不会影响传感器幅频特性的材料：环氧树脂、有机玻璃和无机玻璃。在调研的基础上，进行了介质板材料的应力分析，研究不同材料、不同介质板厚度在高气压下的应力分布情况，并进行了设计与仿真。虽然在调研时三种材料的特性都很好，但是进行仿真时发现如果采用有机玻璃或者无机玻璃，则会导致材料介质板过厚，影响传感器带宽。最终选择环氧树脂作为VFTO介质窗口式传感器的介质材料，并确定了板的厚度，仿真时是以最安全的厚度来进行的。最后在实验室中进行了传感器特性验证试验，将环氧树脂板安装在GIS气室中上，在高气压下，绝缘介质板没有发生变形，并进行了幅频响应试验。试验结果表明，研制的VFTO介质窗口式传感器带宽满足现场VFTO测量的需要，并达到所需的力学强度要求，没有断裂。由于传感器安装不需要现场停电，因此本传感器具有很大的经济效益和社会效益。
2.2加权灰靶理论
ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性受多种因素影响，需要采用多种测量方法对其进行分析，同时需要构建可靠性评估模型，对其进行综合评估。在此方面，可以引进基于传统灰靶理论改进的加权灰靶理论。传统灰靶理论是在没有标准模式条件下通过设定灰靶，将各指标与标准模式进行比较，根据预先设定的等级以及计算结果，确定评估对象的状态等级。假设待评价对象有ｎ个指标，在时刻ｉ检测到的指标数值以此为ｗｉ（１）到ｗｉ（ｎ），每个评价时刻是评价对象的一个待评价模式，通过对待评价模式进行关联分析和识别，确定待评价模式评估等级。然后利用标准评价模式进行灰靶变化，根据结果计算出灰关联系数，最终根据待评价模式与靶心的距离，确定待评价模式级别。传统灰靶理论相当于将每个指标的权重系数默认为１／ｎ，即对评价对象影响程度一致。加权灰靶理论则通过引入权重系数，对每个指标的影响重要程度进行区分，使其更符合ＧＩＳ内隔离开关运行可靠性评估的实际情况。在权重分配过程中，可以采用层次分析和专家判断矩阵方法，得到每个层次指标之间的相对重要性。然后根据判断矩阵计算权值，具体可采用最小二乘法进行求解。最后进行一致性检验，确保权重分配的合理性。
2.3GIS电气分部参数模拟装置
500～1000kV过度气室对接装置系统操作控制、测量、保护。目前，已完成主要保护功能测试包括过压保护、过流保护、放电保护、超温预警、试验变压器过热保护。（1）过压保护。当试品电压超过设定的保护电压时（在试品加压前由试验人员设定），系统将自动切断输出，并提示过压保护。（2）过流保护。当调压器输出电流或者试验变压器输入电流超过设定的保护电流时（保护电流在产品出厂前设定），系统自动将输出电压降低到0并提示过流保护，防止系统以及试品因过流而损坏。（3）放电保护。当试品出现闪络或击穿放电时，系统迅速停止输出并提示放电保护。（4）超温预警。当试验变压器的低压绕组温度超过预警设定值时，系统会使用黄色指示灯指示温度超过预警温度。（5）试验变压器过热保护。当试验变压器的低压绕组温度达到试验变压器允许的最高运行温度时，系统会使用红色指示灯指示试验变压器的温度达到允许的最高运行温度，并立即自动使系统输出电压降低到0输出。
3新型VFTO测量系统研究方向
研究结果表明，VFTO介质窗口式传感器研制是新型VFTO测量系统的研究方向。研究结果还表明，环氧树脂复合材料是目前确定的最优介质板材料，但还需要进一步优化其合成工艺及合成配方，研制更符合特性要求而且相对更廉价的新型材料。目前，VFTO介质窗口式传感器的结构虽然经过改进已克服了传统传感器操作维护不方便、可靠性不稳定等缺点，但如何把它的结构及外形设计得更加合理化、人性化，还需要继续做更深一步的研究。同时，由于该窗口式传感器目前还未得到应用，缺乏成熟的实际应用经验，还需要做现场应用试验，以积累更多的应用经验，不断的进行技术改进。
结语
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：
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