電廠中ZF-110型GIS設備出現的問題及處理方法

范榮春

（迪慶州發電有限責任公司，云南 迪慶 674400）

1 存在問題及改造原因

某發電廠110kVGIS，至投運以來，發生過多次重大缺陷：液壓機構儲壓器故障9次，絕緣子閃絡故障6次，滅弧系統故障2次，且設備陳舊、技術老化，高壓開關廠無法供應備品備件。設備運行極不可靠，嚴重威脅電廠設備的安全運行。為提高設備的安全可靠性和健康水平，于是對l10kVGIS設備進行了改造。

2 換型改造

選用進口的德國ABE公司最新GIS產品，型號：EXK一01型，額定電壓110kV，額定電流2000A。主要由母線型隔離/接地組合開關、帶電流互感器的斷路器、饋線型隔離/接地組合開關、快速接地開關、電流互感器和電壓互感器、SF戶外套管和連接模塊、就地控制柜等組成。三相共箱結構，自能滅弧方式，操作功小，液壓彈簧機構，無外部管路，設備安全可靠，很好地解決了原GIS存在的問題。

3 改造后的GIS內部結構及功能

3.1 母線型隔離/接地組合開關

母線接地開關和維護用接地開關集成在同一模塊內，可實現三種工況：隔離開關合+接地開關分；隔離開關分+接地開關合；隔離開關分+接地開關分。隔離/接地組合開關由馬達直接驅動，操作機構包括兩臺驅動馬達、絕緣軸、齒輪等，齒輪條和齒輪將絕緣軸的旋轉運動轉化為觸頭的軸向運動。兩個獨立的位置指示器及輔助開關直接連接在操作機構上，分別指示隔離開關和接地開關的位置狀態。輔助開關的接點僅在主觸頭到達最終位置的瞬間時才會轉換，能可靠地指示主觸頭的實際位置。隔離/接地組合開關在機械和電氣上進行了聯鎖，除電動操作外，還可以分別通過搖柄進行手動操作。

3.2 母線

母線系統由母線單元連接而成，每個母線單元的長度與間隔寬度相等，為1000mm。母線單元內的導體固定在氣體隔離絕緣子上，絕緣子與伸縮節連接在一起，伸縮節上的插接式觸頭與母線導體連接，因溫度變化而引起的軸向長度的變化可通過伸縮節得到補償，能避免絕緣子因導體和外殼間溫差而產生的機械應力。伸縮節使設備的安裝和拆卸更方便。

3.3 帶電流互感器的斷路器

斷路器采用單壓自能滅弧原理，每相一個滅弧斷口，載流觸子(主觸頭)與滅弧用的輔助觸子(弧觸頭)是分開的，耐電弧的弧觸頭用于滅弧，在載流觸子上不產生電腐蝕，可大大提高觸頭系統的壽命，不需要對觸子進行檢查和維修。設有兩級氣吹容積--升溫容積和壓縮容積，兩部分容積通過自由活動的逆止閥相互連通和隔開。在升溫容積中，短路產生的電弧用來加熱SF6氣體，使其產生壓力并用來吹弧，其值可達到額定短路開斷電流。即：開斷短路電流所需的工作壓力并非來自斷路器的操作機構，而是來自短路電流本身的電弧能量。在壓縮容積中，SF6氣體在開斷過程中被壓縮并產生壓力，該氣流用來吹滅運行電弧和較小的短路電弧。壓縮容積的體積和噴口的幾何形狀經過優化設計，可保證電弧在過零時被吹斷，使操作過電壓非常小。操作機構為HMB1型彈簧貯能液壓操作機構，整個機構無外部高壓動密封，液壓系統無管道連接，很好地解決了傳統液壓機構易滲漏的缺陷。能量貯存是用碟狀彈簧來實現，具有高度的長期穩定性、可靠性，并與溫度變化無關。因自能式滅弧所需操作功小，HMB1操作機構體積非常小，結構簡單、可靠、壽命長。

3.4 饋線型隔離/接地組合開關

饋線型隔離/接地組合開關安裝在具有四個法蘭面的模塊中，它的內部結構與母線型隔離/接地開關相同，也是三工況開關，具有隔離/接地雙重功能，由馬達直接驅動。隔離/接地組合開關模塊可連接電壓互感器、快速接地開關、電纜終端盒或出線管道。

3.5 快速接地開關

快速接地開關配電動彈簧操作機構，電動機使彈簧儲能，超過拐點時彈簧釋放，使動觸頭快速關合，適合用作饋線接地開關。快速接地開關與工作接地的外殼是隔離斷開的，當需要進行繼電保護的調整和試驗、開關測試等工作時，可通過快速接地開關的動觸頭(在相間可以相互隔開)，從外面與GIS主回路的導體進行電氣連接。

3.6 電流互感器和電壓互感器

電流互感器和電壓互感器采用SF6氣體作為主絕緣，電流互感器能容納四個二次線圈。電壓互感器為感應式，二次側有二個測量繞組和一個探測接地故障的開口三角形繞組。

3.7 SF6戶外套管

戶外套管用于同架空線或變壓器的連接。管壁由玻璃纖維加強的環氧樹脂制成，傘裙由硅橡膠材料制成。具有防爆防裂、抗拉力強、防污性能好等優點。

4 EXK一01型GIS的優點

(1)斷路器采用自能滅弧，在開斷大電流時利用電弧自身產生的能量滅弧，具有壽命長，所需操作功小，開斷可靠性高，操作過電壓低，動載小，機械磨損小等優點。

液壓彈簧操作機構采用整體澆鑄，沒有外部液體連接管路，運行可靠性高，結合有液壓機構和彈簧機構的特點，體積小，機構壽命長。

(2)隔離開關與維修接地開關組合在一起，三位一體，從結構上徹底避免了帶電合地刀的可能事故。

(3)斷路器立式布置，維修時只需簡單地打開斷路器頂端蓋子，內部滅弧室等元器件容易吊出，而且不需要打開兩邊的隔離/接地組合開關模塊，維修十分容易，停電時間短，而且操作產生的作用力由地面承受，設備機構穩定性好。

(4)共相式結構，電氣絕緣性能好，局部放電量極低。外殼采用鋁合金材料，重量輕，運輸方便，渦流損耗小，防銹性能好。

(5)模塊化設計，可以適應各種接線方式和各種布置場地的要求。安裝只是模塊之間的插接，極為方便。

5 改造體會

(1)停電方案要具體。停電方案應盡可能使機組、線路的停電時間最短，施工安全、方便，并應考慮廠用電系統的安全。

(2)安裝基準確定精確。因為對舊GIS改造，所有的進、出線位置都已確定，新設備安裝位置須對應吻合，這還必須在設備制造設計時考慮到這一點，否則安裝困難。

(3)控制好水平。GIS設備安裝應從中間往兩邊安裝，以使水平累積誤差最小。

(4)施工組織應周密。施工組織應從安全措施、施工項目、人員組織、時間進度、工期安排、材料等方面周密考慮，目的是在盡可能短的時間內，安全、優質、高效地完成任務。

(5)調試項目齊全、工作要仔細。二次接線要正確，必須認真對線，調試不得漏項，做到一次調試成功，這是節省時間的最佳路徑。

(6)施工安全是關鍵。整個施工過程均必須考慮安全，尤其是在項目轉換、安全措施變更、工作交接、一、二次工作任務交叉中特別引起重視，安全在整個工程中是第一位的。

6 改造后效果

發電廠EXK一01型GIS自投運以來，運行穩定、可靠，克服了液壓機構漏油、操作功大、觸頭磨損嚴重、絕緣子破損等不安全因素，大大減少了對GIS開關設備的檢修、維護工作量，提高了設備利用率。萬安水電廠通過對GIS的改造，引進了新技術、新設備，提高了設備的安全可靠性和健康水平，從經濟上和設備性能方面均取得良好效果。

[1]李千波.GE Smallworld開發的配電網GIS中停電管理系統的研究與應用 [D].北方交通大學碩士論文，2003.