110 kV共箱型GIS母線氣室改造

劉繼坤

（重慶鋼鐵股份有限公司，重慶401258）

供用電

110 kV共箱型GIS母線氣室改造

劉繼坤

（重慶鋼鐵股份有限公司，重慶401258）

隨著GIS設(shè)備大量運(yùn)用于電力系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上存在的問題日益顯露在運(yùn)行過程中。闡述了共箱型GIS設(shè)備設(shè)計(jì)上的不足、整改方法以及整改后相序的核對(duì)，為GIS母線改造提供了切實(shí)可行的改造方案。

GIS；共箱型；母線；改造

1 引言

某220 kV電站110 kV系統(tǒng)主接線為雙母雙分段，采用全共箱型GIS，共有GIS間隔30個(gè)。此類型GIS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是母線刀閘與母線共用一個(gè)氣室，而在原有設(shè)計(jì)中每一段母線氣室較少，母線氣室較大。針對(duì)GIS母線發(fā)生故障影響范圍大、檢修時(shí)間長(zhǎng)的問題，本文提出通過增加母線氣室，讓每一個(gè)間隔形成一個(gè)氣室，從而達(dá)到縮小事故影響范圍的目的。

圖1 出線單元接線

2 現(xiàn)有GIS母線氣室及110 kV出線間隔設(shè)計(jì)上存在的問題

該電站110 kV系統(tǒng)采用的是雙母雙分段結(jié)構(gòu)，包含30個(gè)間隔。為全共箱結(jié)構(gòu)，母線上的刀閘和母線在結(jié)構(gòu)上共氣室，母線隔離開關(guān)采用三工位隔離開關(guān)，即母線隔離開關(guān)與母線刀閘接地開關(guān)采用同一套操作機(jī)構(gòu)（配置雙電機(jī)實(shí)現(xiàn)分合操作），三工位隔離開關(guān)的特點(diǎn)可有效地實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)與接地開關(guān)的機(jī)械聯(lián)鎖。如圖1所示，其中1511及1512刀閘與母線同氣室。1512與15130為三工位隔離開關(guān)。

由于母線氣室較少，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)問題如下（以110 kVⅠ、Ⅱ段母線為例）：

在110 kVⅠ、Ⅱ段母線上共有間隔15個(gè)。由圖2可知一旦某個(gè)間隔（改造前三個(gè)出線間隔在同一母線氣室內(nèi)）發(fā)生母線事故（如1#間隔在110 kVⅠ段母線上的設(shè)備發(fā)生短路故障），由于該間隔的兩副母線刀閘至斷路器的引流線將雙母刀閘靜觸頭連通，致使本間隔無法通過110 kVⅡ母送電。并且由于SF6氣體在電弧作用下劣化，使1#間隔所在段母線氣室內(nèi)的間隔2、間隔3均無法送電，從而造成故障范圍擴(kuò)大。

事故發(fā)生的同時(shí)一旦發(fā)生GIS外殼爆裂SF6氣體及大量電弧分解物的外泄將嚴(yán)重威脅運(yùn)行人員的人身安全，并造成大面積的環(huán)境污染。由于母線的氣室較大，最長(zhǎng)達(dá)8m，往往造成檢修周期過長(zhǎng)，嚴(yán)重影響用戶用電。

3GIS母線氣室改造思路

根據(jù)110kV母線氣室現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問題，認(rèn)為要減少母線故障對(duì)用戶供電的影響，必須在母線上增加氣室，將每個(gè)間隔的雙母線刀閘單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)氣室（如圖2）。

圖2 改進(jìn)后的母線氣室

改造后，如果第一個(gè)間隔110kVⅠ母發(fā)生故障，受其影響的為本段母線上的其他間隔，但是因每個(gè)間隔在氣室上是獨(dú)立的，那么無故障的其他兩個(gè)間隔可以通過110kVⅡ母送電。這樣就縮小了故障的影響范圍。

4 整改方案

4.1GIS一次設(shè)備的整改方案

本次改造的方案是將母線上原有的貫通式的盤式絕緣子，更換為隔斷式的盤式絕緣子，并在增加的每個(gè)氣室加裝密度繼電器。

4.2GIS二次報(bào)警系統(tǒng)的整改方案

根據(jù)廠家提供的二次信號(hào)回路的圖紙，發(fā)現(xiàn)新增的SF6密度繼電器的壓力接點(diǎn)直接并聯(lián)在原有的密度繼電器的觸點(diǎn)上，來啟動(dòng)中間繼電器線圈。如圖3所示。

圖3 報(bào)警回路原理圖

以中間繼電器K2為例，由圖上可以看出，不管是KD1還是KD3所代表的氣室壓力降低，報(bào)警燈GP2均會(huì)點(diǎn)亮，但是此回路不能很直觀地具體到氣壓降的氣室，針對(duì)此種情況作出如下改進(jìn)：

通過增加中間繼電器的方式將每一個(gè)氣室的報(bào)警信號(hào)獨(dú)立出來，這樣就能夠很明確地分辨出氣體壓力降低的氣室，見圖4。

圖4 改進(jìn)后的報(bào)警回路

5 實(shí)施步驟

母線氣室改造過程需在設(shè)備檢修狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)改造的各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格控制，尤其是檢漏、二次信號(hào)改造、微水及SF6氣體成分分析測(cè)量等環(huán)節(jié)。

母線上拆下的導(dǎo)電桿、更換用的盤式絕緣子等零部件均要用塑料布密封好，GIS檢修過程中應(yīng)嚴(yán)格保證GIS各元件的清潔度。同時(shí)加強(qiáng)GIS變電站開關(guān)室內(nèi)環(huán)境的清潔，嚴(yán)控設(shè)備改進(jìn)過程中的工作潔凈度，防止微粒及粉塵等異物進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。本次對(duì)某220 kV變電站110 kVGIS母線進(jìn)行改造，具體實(shí)施步驟如下：

（1）某220 kV GIS變電站110 kV母線（110 kVⅢ、Ⅳ母和Ⅰ、Ⅱ分別進(jìn)行）退出運(yùn)行并轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，并將110 kV母線氣室內(nèi)SF6氣體回收至零表壓。

（2）壓縮母線管上的膨脹節(jié)，更換原有的貫通式盤式絕緣子為隔斷式，并在安裝期間逐一對(duì)每副母線刀閘進(jìn)行電動(dòng)分合兩次后，測(cè)量斷口間的直流電阻，單相值不得大于15μΩ。

（3）安裝新增氣室所需的密度繼電器，按二次原理及接線圖對(duì)110 kV母線的密度繼電器表線進(jìn)行連接和確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)密度繼電器的信號(hào)能準(zhǔn)確地與匯控柜光子牌、監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)光子牌一一對(duì)應(yīng)的功能。并對(duì)母線上新增的密度繼電器壓力降低報(bào)警和相應(yīng)的復(fù)位值進(jìn)行檢驗(yàn)與核對(duì)。

（4）安裝完成后，對(duì)110 kV母線氣室抽真空、氣室真空滿足相關(guān)要求后，注入合格的SF6氣體至額定表壓。

（5）對(duì)110 kV母線氣室的盤式絕緣子、新增母線密度繼電器、波紋管等處進(jìn)行檢漏，并測(cè)漏氣室內(nèi)微水和SF6氣體成分。

（6）做工頻耐壓試驗(yàn)，核定相序，恢復(fù)GIS設(shè)備的運(yùn)行。

6 試驗(yàn)及相序檢測(cè)方案

6.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

按照國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行一次側(cè)的相關(guān)試驗(yàn)。

6.2 母線相序檢測(cè)方案

為平衡系統(tǒng)的感抗值，110 kV母線需換相，母線在換相導(dǎo)體前后在空間上的排列如圖5所示。從圖5可以看出母線在M-M橫截面N-N橫截面處母線均成等邊三角形，但相序卻發(fā)生變化。如果換相導(dǎo)體在母線改造過程中裝設(shè)的方向與裝配圖不符，那么就可能存在母線相序的錯(cuò)亂，因此在母線改造后有必要對(duì)母線電壓進(jìn)行核相。

圖5 母線橫截面所處的相序情況

本次改造完成后對(duì)母線的核相采用的是站內(nèi)兩組PT核對(duì)相位，因該站在投運(yùn)時(shí)已核準(zhǔn)了母線PT低壓側(cè)接線相序，故在對(duì)母線充電后，僅需要用電壓表測(cè)量改造完成的母線和運(yùn)行母線PT柜上A、B、C相之間的電壓值，就能夠判定母線PT到換相導(dǎo)體之間母線的相位關(guān)系。

6.3 出線相序的檢測(cè)方案

從圖6中可以看出該站母線PT所處的位置（9、10間隔）處于換相導(dǎo)體的區(qū)域，重新安裝母線后，其僅能保證母線PT所在無換相導(dǎo)體的母線段的相序的正確性。

換相導(dǎo)體之后母線電壓的相位是否發(fā)生變化就不能通過母線PT來確定，同時(shí)該站110 kV出線間隔均裝設(shè)單相線路PT，故也不能通過線路PT和母線PT來確定出線間隔電壓相序的正確性，故需在利用下級(jí)電站的母線PT進(jìn)行核相。

M odification of the Air Chamber of 110 kV Comm on-box Type GIS Bus

LIU Jikun
（Chongqing Iron&Steel Co.,Ltd.,Chongqing 401258,China）

With GIS equipment being widely applied in electric systems,problems in the design have become more and more obvious during operation process.Shortcomings in the design of common-box type GIS equipment,corrective methods and the phase sequence check after rectification are presented,to provide practical program for modification of GIS bus.

GIS;common-box type;BUS;modification

TM56

B

1006-6764(2015)08-0001-03