【正文】 息息相關(guān)。近年來，已被我國高壓開關(guān)行業(yè)否定20多年的帶金屬外圈的盆式絕緣子又隨外邦產(chǎn)品入境，并不加思索地在某些企業(yè)投入生產(chǎn)線。盆式絕緣子的金屬外圈雖然可以取代殼體間的聯(lián)結(jié)接地線，但是它使GIS殼體在電氣上完全封閉，內(nèi)部特高頻（UHF）局放信號無法傳到GIS體外。比較適用的超聲波法不能診斷絕緣件內(nèi)部缺陷（如氣泡）產(chǎn)生的局部放電，唯有特高頻（UHF）診斷法對各種絕緣件的局放診斷有更高的靈敏度和更好的效果。但是，帶金屬外圈的盆子設(shè)計(jì)使UHF法的GIS體外局放診斷無法進(jìn)行—對此，不能不讓所有GIS設(shè)計(jì)者反思：20多年前否定盆子帶金屬外圈錯(cuò)了嗎？沒錯(cuò)。無論是從機(jī)械強(qiáng)度還是從電氣可靠性方面考慮設(shè)金屬外圈都不是必要的。我國自制的無金屬外圈的盆式絕緣子有30多萬只安全運(yùn)行1~30年的業(yè)績，充分證明了不設(shè)金屬外圈可行（國外GIS也有類似的盆式絕緣子數(shù)以萬計(jì)幾十年的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)）。盆子無金屬外圈，內(nèi)部的UHF局放信號就可經(jīng)盆子法蘭處傳到GIS體外。將局放的內(nèi)部傳感器的在線監(jiān)測與UHF信號的體外監(jiān)測結(jié)合起來，就能使GIS獲得更高的運(yùn)行可靠性。而帶金屬外圈的盆式絕緣子設(shè)計(jì)使GIS不能在體外監(jiān)測UHF局放信號，由此對GIS運(yùn)行可靠性帶來的干擾，不可勿視！局放的UHF監(jiān)測技術(shù)比較成熟、也有一些使用經(jīng)驗(yàn)，將它移植到GIS后，應(yīng)對內(nèi)置式UHF局放傳感器的性能、設(shè)置方法、檢測精度以及不同放電類型的相位和頻譜特征進(jìn)行實(shí)用性的研究[8]。GIS局放監(jiān)測技術(shù)實(shí)用方案的研究和其成果的應(yīng)用，對GIS可靠性設(shè)計(jì)至關(guān)重要，應(yīng)抓緊、抓好。 GCB電壽命監(jiān)測與GIS可靠性設(shè)計(jì)GCB/GIS已在我國電網(wǎng)批量運(yùn)行二十多年了，早期產(chǎn)品已運(yùn)行30年以上。這些產(chǎn)品要不要大修？要不要退役？除了明面上的氣密性問題好考慮之外，GCB內(nèi)部滅弧室燒損情況除了大拆大修，目前還沒辦法從外部判斷，給產(chǎn)品的維修和更新帶來很大的不便。這個(gè)問題隨著產(chǎn)品用量的日益增大和服役期的不斷延長而變得更加突出。因此，GCB滅弧室電壽命在線監(jiān)測技術(shù)的研究和使用，不可等閑視之了。筆者與華中科技大學(xué)先艦電氣股份有限公司對電壽命在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了多年的研究，研究課題包括大小不同開斷電流對滅弧室燒損量的等效折算方法、我國GCB電壽命限值的合理性以及相對剩余電壽命等。這些研究獲得了有工程實(shí)用價(jià)值的成果（詳見文[6]），為電壽命分析軟件的開發(fā)提供了可行的理論分析和數(shù)學(xué)計(jì)算的方法。先艦電氣據(jù)此研發(fā)的電壽命監(jiān)測儀已獲得一些試用經(jīng)驗(yàn)，希望在儀器監(jiān)測精度得到科學(xué)嚴(yán)格的驗(yàn)證后，盡快商品化并推廣使用，為實(shí)現(xiàn)按開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)的目標(biāo)做好技術(shù)準(zhǔn)備。 避雷器在線監(jiān)測與GIS可靠性設(shè)計(jì)避雷器工作特性的好壞，對GIS的過電壓保護(hù)十分重要。MOA避雷器在持續(xù)運(yùn)行電壓下工作時(shí)，通過避雷器的持續(xù)電流（全電流）由阻性電流和容性電流組成。避雷器受潮及MOA閥片特性的異常變化，都會(huì)導(dǎo)致持續(xù)電流的變化。其中，阻性電流的變化趨勢更能反映避雷器運(yùn)行工況的變化。經(jīng)羅氏線圈測量的阻性電流容量小、精度高，穩(wěn)定的輸出經(jīng)光纖傳輸與變電站的二次保護(hù)微機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)避雷器運(yùn)行狀態(tài)的在線智能監(jiān)控。當(dāng)前需要認(rèn)真研究的是對阻性電流監(jiān)測的精度怎么定？監(jiān)測值定高了不能準(zhǔn)確地反映MOA質(zhì)量的變化；定低了，儀器檢測不出。根據(jù)運(yùn)行可靠性需要提出一個(gè)監(jiān)測精度，并研制出一種儀器滿足這個(gè)精度要求，這是GIS可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的一項(xiàng)重要工作，一項(xiàng)當(dāng)前應(yīng)扎扎實(shí)實(shí)抓緊抓好的工作，不是規(guī)劃更不是暢想。 SF6密度與濕度監(jiān)控可靠性與GIS可靠性設(shè)計(jì)現(xiàn)在GCB/GIS使用傳統(tǒng)機(jī)械壓力表式SF6密度控制器，雖有溫度補(bǔ)償功能，卻存在著“欠補(bǔ)償”、“示數(shù)假高”和海拔干擾等不良影響（詳見文[6]），對GCB/GIS運(yùn)行的可靠性造成干擾。消除這些干擾的根本出路是，研制智能式SF6密度控制器，在產(chǎn)品殼體內(nèi)部設(shè)置壓力與溫度傳感器，實(shí)時(shí)采集GCB/GIS內(nèi)部SF6的溫度和壓力，按文[6]中的（214）計(jì)算式和表213中的系數(shù)進(jìn)行簡單運(yùn)算，就可以將任意溫度下SF6氣壓折算成20176。C時(shí)的氣壓，真實(shí)地反映了產(chǎn)品內(nèi)部SF6壓力（密度）的變化，排除了環(huán)溫、產(chǎn)品通流后氣體的溫升、海拔以及控制器安裝位置的影響。按此原理設(shè)計(jì)的智能式SF6密度控制器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。SF6濕度的監(jiān)控涉及的問題較多，首先是濕度的測量方法和限值方法，值得討論。2008年對國標(biāo)GB/T89051996進(jìn)行了修改，但測量方法沒變——在GCB/GIS體外測量SF6中的水分體積濃度，濕度的限值也沒變——如GCB交接試驗(yàn)時(shí)為150mL/L，運(yùn)行中300mL/L。這次修改的進(jìn)步點(diǎn)主要是：確認(rèn)了不同溫度下測出的濕度X值折算到20176。C時(shí)對應(yīng)值X20的折算方法。并通過DL/T5062008標(biāo)準(zhǔn)在電力系統(tǒng)推廣使用。這次經(jīng)修改確定的GB/T89052008標(biāo)準(zhǔn)雖然在SF6濕度監(jiān)測技術(shù)上有進(jìn)步，但仍是一次不徹底的修改，留有待進(jìn)一步研究的課題——用相對濕度來標(biāo)定濕度限值更科學(xué)準(zhǔn)確，能排除環(huán)溫和SF6額定氣壓的干擾（詳見文[6]）。作者期盼有更多的人來關(guān)注GB/T89052008國標(biāo)的進(jìn)一步修改。SF6濕度智能監(jiān)控裝置的工作原理并不復(fù)雜，通過置于GCB/GIS內(nèi)部的溫度傳感器和低濕度傳感器測出產(chǎn)品內(nèi)部SF6的實(shí)時(shí)溫度T3與濕度（水分體積濃度）X，已知產(chǎn)品SF6額定氣壓（絕對值）P與T3溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣壓Pb，按文[6]中（25）式很快就算出產(chǎn)品內(nèi)部SF6相對濕度：RH= XP2/Pb。研制SF6濕度監(jiān)測裝置的難度在于低濕度傳感器。目前國外有多種低濕度傳感器，其工作精度、測量范圍可滿足要求；但其工作特性不穩(wěn)定，無法進(jìn)入工程實(shí)用。國內(nèi)有不少單位在研究低濕度傳感器和用相對濕度監(jiān)測SF6濕度的可能性[]。作者相信，隨著對SF6濕度監(jiān)測技術(shù)研究的深入，用相對濕度作SF6濕度的限值和測量方法的科學(xué)性和方便性，會(huì)被越來越多的人理解和肯定。與目前監(jiān)測SF6水分濃度的方法相比，監(jiān)測SF6相對濕度對保障GIS運(yùn)行可靠性具有更積極的意義。 智能監(jiān)控保護(hù)單元與GIS可靠性設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的GIS二次監(jiān)控系統(tǒng)由眾多的電磁繼電器、儀表和龐雜冗長的二次接線構(gòu)成，擔(dān)負(fù)著GIS中各種元件運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的顯示以及可分元件的操作和聯(lián)鎖。常因電磁元件各種特性的波動(dòng)、二次接線的龐雜和電接觸的不穩(wěn)定造成二次監(jiān)控失誤，而影響GIS的正常工作。傳統(tǒng)二次監(jiān)控系統(tǒng)的不可靠性是國家智能電網(wǎng)建設(shè)的障礙之一。GIS的智能監(jiān)控裝置集微電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體構(gòu)成可編程控制器（PLC），它具有邏輯、定時(shí)、步進(jìn)、計(jì)時(shí)控制功能，還有A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通訊與聯(lián)網(wǎng)功能。它對GIS各元件運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)可進(jìn)行顯示與監(jiān)控，對GIS可分元件實(shí)施合、分閘操作和編程聯(lián)鎖，記憶和保存GIS各種工作信息、故障信息和操作信息，還可對各種監(jiān)控限值和計(jì)數(shù)等設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整。PLC與GIS的其它在線監(jiān)測裝置一起對GIS實(shí)施完整可靠的智能監(jiān)控。PLC的工作可靠性對GIS可靠性設(shè)計(jì)至關(guān)重要。PLC的可靠性設(shè)計(jì)，a）以數(shù)字式繼電器的軟接點(diǎn)軟連接代替了傳統(tǒng)電磁繼電器的硬接點(diǎn)硬連接，保證了元件及元件連接的工作可靠性。b）PLC的重要元件應(yīng)設(shè)計(jì)有效的濾波裝置以抵制外部高頻干擾和減少內(nèi)部模塊間信號的互相干擾。c）對關(guān)鍵元件CPU、變壓器和編程器應(yīng)設(shè)計(jì)可靠的電磁屏蔽，具有良好的電磁兼容性能保證工作特性穩(wěn)定。d）PLC中的各種電源要設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的抗電網(wǎng)電壓波動(dòng)、抗高頻擾動(dòng)沖擊和防過電壓過電流侵害的保護(hù)裝置，以確保PLC工作小環(huán)境的安全。e）PLC的中央處理單元CPU與各回路的數(shù)字接口應(yīng)設(shè)有光耦合器進(jìn)行隔離，以排除CPU可能遭受的干擾和損壞。f）PLC有效的軟聯(lián)鎖功能設(shè)計(jì)，使各輸出通道之間互不干擾，以確保被控元件無誤動(dòng)作。g）PLC還應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)部故障監(jiān)視裝置，一旦PLC內(nèi)部出現(xiàn)故障導(dǎo)致CPU不能按預(yù)定程序工作時(shí)，應(yīng)發(fā)出警報(bào)，提示檢修，防患于未然。PLC這種自我監(jiān)視分析功能設(shè)計(jì)是其可靠性設(shè)計(jì)的重要組成之一。h）在整體布置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，宜采用模塊組合式結(jié)構(gòu)，各模塊還應(yīng)設(shè)置故障檢測回路，以方便檢修和快速更換。PLC上述8項(xiàng)可靠性設(shè)計(jì)，對于為追求高可靠而進(jìn)行的GIS智能化設(shè)計(jì)十分重要，沒有PLC令人放心的可靠性設(shè)計(jì)，必然導(dǎo)致GIS智能化的流產(chǎn)！14．成本（價(jià)位）與GIS可靠性設(shè)計(jì)GIS進(jìn)行功能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)也要進(jìn)行成本設(shè)計(jì)。根據(jù)“簡單就是可靠，簡單創(chuàng)造效益”的設(shè)計(jì)思想，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求簡潔，以盡可能少的零部件完成必需的功能，力爭一件多用，做好標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。簡潔的設(shè)計(jì)不僅使零部件數(shù)量減少、零部件故障機(jī)率相應(yīng)減少、產(chǎn)品運(yùn)行可靠性因此而提高，而且能降低成本、提高企業(yè)經(jīng)營效益、減少電站投資。做好成本設(shè)計(jì)、追求價(jià)廉物美，是GCB/GIS制造企業(yè)義不容辭的責(zé)任。要獲得高的GIS設(shè)計(jì)可靠性，也應(yīng)該有必要的成本投入，“巧婦難為無米之炊”。目前我國高壓電器市場不管由于何種原因造成的不正常的低價(jià)無效經(jīng)營，其受害者首先是用戶：不足的成本投入必然造就低劣的產(chǎn)品—這是企業(yè)生產(chǎn)的客觀規(guī)律。當(dāng)然，這種不正常的低價(jià)經(jīng)營也必然傷害制造企業(yè)，企業(yè)被逼從降低設(shè)計(jì)可靠性、減少材料工時(shí)成本等方面去尋求生存之道，而使供需雙方兩敗俱傷。我們倡導(dǎo)一種良性循環(huán)的經(jīng)營理念：給產(chǎn)品以合理的價(jià)位和必要的成本投入，為企業(yè)提供必要的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，才能在制造行業(yè)內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品性能和產(chǎn)品可靠性的高水平競爭，通過這種競爭刺激技術(shù)發(fā)展，企業(yè)才有創(chuàng)新的活力，才能做出高可靠性產(chǎn)品，用戶最終因此而受益。如果不提倡產(chǎn)品性能和可靠性的競爭，使企業(yè)長期陷于低價(jià)苦戰(zhàn)的泥潭，必然導(dǎo)致技術(shù)的倒退！這不是危言聳聽。GIS可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)該在一個(gè)良性循環(huán)的經(jīng)營環(huán)境里進(jìn)行，我們殷切地期待著。15 結(jié)論我國GCB/GIS制造能力已有很大發(fā)展，具備充足的供應(yīng)能力。我國各行各業(yè)已進(jìn)入轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的新時(shí)期，要求以自主創(chuàng)新的科技力量提升產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展先進(jìn)的電力裝備制造業(yè)。本文結(jié)合國家堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和智能電網(wǎng)建設(shè)的需要，對GCB/GIS整體結(jié)構(gòu)和各元件的局部結(jié)構(gòu)共13個(gè)方面的設(shè)計(jì)可靠性進(jìn)行了分析，提出了許多具體的提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性的建議，對GCB/GIS制造企業(yè)是一些改進(jìn)完善提高產(chǎn)品的幫助，對關(guān)心GCB/GIS運(yùn)行可靠性的使用方所提的寶貴意見是一份誠懇的回應(yīng)。38