GIS组合电器将断路器、隔离开关、接地开关和母线等高压设备封闭在充有SF6气体的金属壳体中，具有占地少可靠性高的特点。GIS设备在长期运行中触头和母线连接处因接触电阻变化产生的热量在封闭壳体内部积聚，温度升高到一定程度时可能导致绝缘性能下降和设备故障。由于GIS壳体完全密封运行期间无法打开检查，对内部触头和连接点的温度进行在线监测有助于运维人员掌握设备内部的温升状态。
一、GIS设备温升的主要来源
1.1 触头接触电阻的热效应
GIS内部的断路器触头和隔离开关触头在多次操作后接触面出现磨损和烧蚀。触头接触电阻增大后在负荷电流作用下发热量增加。壳体封闭后热量不易散逸导致壳体内部温度上升。触头温升过高时环氧树脂绝缘件可能出现热老化和机械性能下降，严重时引发内部闪络事故。
1.2 母线连接处发热
GIS母线通过螺栓连接或插接方式连接。连接处在长期通流和热胀冷缩作用下接触压力可能下降导致接触电阻增大。发热在封闭母线筒内积聚造成母线筒体局部温度升高。
二、GIS测温需要解决的问题
2.1 全封闭结构对测温的限制
GIS外壳为金属全封闭结构运行期间内部为SF6气体环境压力通常在0.4~0.6MPa。在壳体上安装测温传感器需要满足气密性要求不能破坏GIS的密封性能。从内部引出传感器信号线需要经过密封法兰或专用贯穿件。
2.2 高压电场的影响
GIS内部导体与外壳之间存在高电压差。在壳体内安装温度探头时传感器及其引线不能影响壳体内部的电场分布，同时传感器和引线自身在强电场中不能出现电晕放电或绝缘击穿风险。
三、GIS温度监测的技术方案
3.1 外壳表面温度间接测量
GIS触头和母线的发热通过SF6气体和壳体传导至外壳表面。在外壳表面安装温度传感器测量壳体温度的变化趋势可以在不解体GIS的情况下判断内部是否存在发热异常。荧光光纤温度传感器探头固定在外壳表面测量壳体温度数据通过光纤传输至附近的采集主机。
3.2 壳体内部触头直接测温
在GIS制造或检修时将荧光光纤温度传感器探头安装在断路器触头座或隔离开关动触头附近。光纤通过GIS壳体上的密封贯穿件引出至外部测温主机。探头在SF6气体环境中长期稳定运行不产生对气体绝缘有害的分解物。光纤全绝缘结构安装在壳体内高压电场中不产生电晕放电不影响GIS内部的电场分布。
3.3 信号传输与数据处理
光纤贯穿件采用双密封设计配合GIS壳体的气密性要求。贯穿件安装后需进行气密性测试确认密封性能满足要求。测温主机安装于GIS汇控柜或就近的控制柜中与GIS在线监测系统对接。温度数据和SF6密度监测数据共同纳入GIS综合状态评估平台。
| 测温方式 | 安装位置 | 特点 |
|---|---|---|
| 外壳表面测温 | GIS外壳外壁 | 不解体安装间接反映内部温度 |
| 内部触头测温 | 触头座或动触头 | 直接测量需制造或检修时安装 |
四、常见问题
GIS外壳表面测温能否准确反映内部触头温度？
壳体表面温度与内部触头温度之间存在一定温差。温差大小受负荷电流SF6压力和外部散热条件等因素影响。在稳定的负荷条件下壳体表面温度的变化趋势与内部触头温度变化趋势具有较高的一致性。趋势变化对判断内部发热状态具有参考意义。
内部安装光纤探头是否影响GIS绝缘性能？
石英光纤和特氟龙护套均为绝缘材料在SF6气体中不产生导电微粒和气体分解产物。探头安装在接地侧的触头座上不改变高压导体与外壳之间的电场分布。安装后通过局部放电测试可以确认探头对GIS绝缘性能没有不利影响。
光纤贯穿件的密封性能能够维持多久？
贯穿件采用双密封结构设计在正常安装条件下密封件在GIS设备的设计寿命内可以保持有效的密封性能。建议按照GIS设备原有检漏周期对贯穿件进行检漏确认。
五、产品与厂家信息
福州华光天锐光电科技有限公司提供适用于GIS设备温度监测的荧光光纤测温方案。传感器可安装于GIS外壳表面或通过密封贯穿件接入壳体内部。选型时建议结合GIS设备型号和安装条件综合评估以厂家最新技术方案为准。