GIS變電站靈活性擴(kuò)建及電氣試驗(yàn)方案的研究

沈文銳

摘要：氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（GIS）因其占地少、安裝維護(hù)工作量小、維護(hù)周期長等優(yōu)點(diǎn)，在我國得到了廣泛應(yīng)用。但由于自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，GIS變電站也存在大范圍的故障和停電，擴(kuò)建需要全站配合或大規(guī)模停電。

關(guān)鍵詞：GIS變電站;擴(kuò)建;電氣試驗(yàn)

一、關(guān)于地理信息系統(tǒng)擴(kuò)展的建議

對于GIS的擴(kuò)展要求，第一期設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)。

1）從提高設(shè)備可靠性和節(jié)約投資的角度出發(fā)，如果以后擴(kuò)展區(qū)間不多，或者短期內(nèi)會(huì)增加新的區(qū)間，建議在總體設(shè)計(jì)中一次性完成GIS站;如果一次總投資較大，或者短期內(nèi)沒有擴(kuò)建計(jì)劃，則擴(kuò)建部分的母線和母線隔離開關(guān)應(yīng)一次性完成，以避免未來擴(kuò)建時(shí)對運(yùn)行間隔造成較大影響。

2）部件的布置、氣室的尺寸和母線結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足安裝和擴(kuò)展間隔期間最小運(yùn)行和最短時(shí)間的要求。現(xiàn)在以常見的220 kV雙母線接線形式為例。

雙母線接線廣泛應(yīng)用于126～550 kV電壓等級(jí)，比單母線更可靠。雙總線中的工作總線和備用總線可以相互切換。如果有擴(kuò)展區(qū)間，在設(shè)計(jì)時(shí)，注意以下幾點(diǎn)。

1）對于126～363 kV間隔大于10的GIS，建議主母線分段。

2）對于126～363 kV GIS，如果擴(kuò)展區(qū)間在中間位置，最好在一期將擴(kuò)展區(qū)間的母線隔離開關(guān)投入備用。

已使用，但未連線供以后擴(kuò)展。

3）對于126～550 kV GIS，如果擴(kuò)展區(qū)間在末端位置，最好在主母線擴(kuò)展端預(yù)留獨(dú)立氣室過渡接口。根據(jù)上述要求，擴(kuò)建區(qū)間施工時(shí)停電時(shí)間短，頻率低。采用雙母線雙分段，采用母聯(lián)斷路器接線。15間隔在中間位置，母線隔離開關(guān)已在一期對準(zhǔn)，可縮短擴(kuò)容時(shí)母線停電時(shí)間;8、9位于末端，留有獨(dú)立接口進(jìn)行擴(kuò)展，采用可拆卸的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，最后對接接口部件，減少停電時(shí)間和次數(shù)。

二、HGIS優(yōu)勢

在土地面積允許的情況下，HGIS可以優(yōu)先考慮在非城市地區(qū)建設(shè)500千伏和220千伏地理信息系統(tǒng)站。HGIS是地理信息系統(tǒng)和人工智能之間的組合高壓電器。采用GIS主設(shè)備，但不含總線。它是一種結(jié)合了開放式開關(guān)設(shè)備特點(diǎn)的混合式GIS產(chǎn)品。與人工智能和地理信息系統(tǒng)相比，HGIS具有以下優(yōu)勢。

1）常規(guī)變電站占地面積大，對變電站內(nèi)地面平整度要求高;但HGIS變電站面積小，設(shè)備緊湊，數(shù)量少，能盡可能保持地形在布置設(shè)備的情況下，降低對環(huán)境的破壞程度。

2）在運(yùn)行可靠性方面，HGIS繼承了地理信息系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高、閃絡(luò)故障率低、隔離開關(guān)啟閉無困難、環(huán)境適應(yīng)性和抗震能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

3） HGIS在運(yùn)行性能上具有與地理信息系統(tǒng)相似的可靠性和維護(hù)簡便性，在經(jīng)濟(jì)上具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4） GIS總線較長，沒有氣室分隔或氣室之間距離較長。一旦漏氣，可能會(huì)造成大規(guī)模停電，需要很長時(shí)間才能恢復(fù)供電。但HGIS采用外露式外部總線，便于日常維護(hù)，即使損壞也能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。便于隔離故障部位進(jìn)行維修，從而減小故障影響范圍。

現(xiàn)階段，110 kV GIS必須采用三相共箱結(jié)構(gòu)，220 kV及以上GIS的斷路器氣室應(yīng)是獨(dú)立功能氣室，宜采用三相分箱結(jié)構(gòu)，斷路器三相氣室間不允許采用外部管道連通。 在500 kV和非城區(qū)220 kV GIS站，在土地面積允許的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮采用HGIS。

HGIS是介于GIS和AIS之間的具有兩者優(yōu)點(diǎn)的組合式高壓電器，是采用GIS主要設(shè)備并結(jié)合敞開式開關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)而布置出的混合型GIS產(chǎn)品，與AIS、GIS相比，HGIS有著如下優(yōu)點(diǎn)： .

常規(guī)變電站占地面積較大，變電站內(nèi)地面平整度要求較高，而采用HGIS的變電站占地面積較小，設(shè)備緊湊、數(shù)量少，可在盡量保持地貌的情況下布置設(shè)備，降低了對環(huán)境的破壞程度;

在運(yùn)行可靠性方面，HGIS繼承了GIS的運(yùn)行可靠性高、閃絡(luò)故障率低的優(yōu)勢，而且不存在隔離開關(guān)拉合閘困難的缺點(diǎn)，環(huán)境適應(yīng)能力及抗地震能力強(qiáng)，. HGIS在使用性能方面具有與GIS相近的可靠性和維護(hù)的簡便性，在經(jīng)濟(jì).上則具有更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);GIS母線長且無氣室分隔或氣室間隔距離長，一旦漏氣可能造成大面積停電，恢復(fù)供電時(shí)間長。而HGIS采用裸露的外母線，日常檢修維護(hù)方便，即使發(fā)生損壞也可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，較為方便的隔離故障部分進(jìn)行檢修，減小了故障影響范圍。

三、優(yōu)化電氣測試方案

1）耐壓方案的選擇。根據(jù)相關(guān)了解，耐壓試驗(yàn)是在國內(nèi)新安裝GIS后進(jìn)行的，膨脹部分的耐壓視情況而異，但耐壓試驗(yàn)一般是在條件允許的情況下進(jìn)行。

有些省市一般對擴(kuò)建工程要求耐壓，但在不允許全站停電的情況下，一般的解決辦法是留一小段母線不安裝，先耐壓。無耐壓母線有嚴(yán)格的安裝工藝要求和徹底的清潔保證;在一些省市，為了避免擴(kuò)容時(shí)出現(xiàn)耐壓等問題，一般500 kV和220 kV GIS的所有間隔都是一次對中，110 kV GIS擴(kuò)容時(shí)會(huì)受到耐壓。對于膨脹部分，如果不能完全切斷，它將不會(huì)受到電壓電阻。僅全電壓脈沖。

2）地理信息系統(tǒng)的母線電壓互感器和母線避雷器應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的隔離開關(guān)和接地刀閘，以便于測試和維護(hù);架空進(jìn)線線路避雷器和線路PT應(yīng)考慮外部結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）節(jié)約成本。外置避雷器和PT的成本比內(nèi)置避雷器便宜很多，可以安裝在進(jìn)線門框下，幾乎不增加占地面積。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，外部設(shè)備的故障率不高，從生命周期成本的角度來安裝為宜。測試維護(hù)方便?？紤]到避雷器和PT的特點(diǎn)，在GIS耐壓試驗(yàn)中必須先將避雷器和PT拆除，然后在耐壓試驗(yàn)后進(jìn)行電壓老化安裝。因此，線路避雷器和線路PT外置安裝，無需頻繁拆卸和充放氣，省工省時(shí)，節(jié)約SF6氣，避免環(huán)境污染。

3）獨(dú)立氣室的最大長度應(yīng)充分考慮維護(hù)的快速性和方便性，客車每個(gè)獨(dú)立氣室的長度不得超過10 m，主要考慮抽真空的方便性。出現(xiàn)故障時(shí)，氣體處理量較少，需要清洗的零件也較少。目前各廠家的標(biāo)準(zhǔn)是外殼一般小于7 m。

4） GIS總線較長，沒有氣室分隔或氣室之間距離較長。一旦漏氣，可能會(huì)造成大規(guī)模停電，需要很長時(shí)間才能恢復(fù)供電。但HGIS采用外露式外部總線，便于日常維護(hù)，即使損壞也能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。便于隔離故障部位進(jìn)行維修，從而減小故障影響范圍。

由于GIS間隔大部分為分期建設(shè)，這就會(huì)造成對后期擴(kuò)建間隔時(shí)需前期工程全部停電，對原有系統(tǒng)影響較大。為避免上述情況，提出如下建議。

對雙母線雙分段接線的GIS，建議一次上齊雙分段斷路器、隔離開關(guān)以及所有母線TV，擴(kuò)建時(shí)僅停擴(kuò)建一側(cè)的雙母線。

結(jié)語

從提高設(shè)備可靠性角度看，GIS間隔在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng) 一-次全部上全;雙母線接線的GIS，應(yīng)- -次上齊所有母線隔離開關(guān)和接地隔離開關(guān);雙母線雙分段接線的GIS，應(yīng)一次上齊雙分段斷路器和隔離開關(guān)以及所有母線TV。在擴(kuò)建和處理缺陷時(shí)必須根據(jù)氣室分割圖確定更換順序和停電范圍，綜合考慮老練和耐壓試驗(yàn)的時(shí)機(jī)，減少系統(tǒng)的停電范圍、停電時(shí)間和停電次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭澤鴻. GIS變電站幾個(gè)應(yīng)予注意的問題[J].技術(shù)與管理，2007，2.