試析HGIS變電站的現場安裝調試

摘 要：文章總結探討了500 kV HGIS變電站的現場安裝調試，在系統介紹HGIS設備發展史的基礎上，采用技術對比分析，從現場安裝調試、調試驗收等方面說明了在安裝調試工程中，該設備在安全性、工期和運行維護方面的優勢。文章以某500 kV變電站為例，探討了HGIS變電站現場安裝調試的技術環節及預防隱患措施。

關鍵詞：HGIS；變電站；安裝調試

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）33-0003-02

復合型開關的發展歷程是：空氣絕緣開關→斷路器→斷路器+隔離/接地開關→斷路器+隔離/接地開關+母線。1960年代，GIS技術在電氣設備中就得到了良好的應用大大提升了設備的可靠型。同時，技術的應用，使得設備體積減少，占地面積也隨之減少。在西方國家，GIS技術僅在某些等級變電站中得以應用，不過由于GIS造價高，其應用范圍受到限制。眾所周知，日本為多地震國家，所以日本選用罐式斷路器技術，該技術性能良好，在此基礎上，在20世紀90年代中期研究開發出550 kV單斷口斷路器，如圖1所示。

由于GIS母線造價昂貴，且如果后期使用中出現故障，極難修復，遠期擴建也不便，因此550 kV罐式單斷口斷路器為基礎，綜合應用了GIS技術與敞開式母線優點的HGIS被研發出來。HGIS主要包括快速地刀、刀閘、開關，以及TA等一次設備、二次控制設備，還有SF氣體系統、測量與監視裝置。而國內外的研究認為，采用GIS比AIS設備的運行更為可靠，僅在維修費用方面就降低了許多。由于HGIS采用的是3CB結構，因此能夠使典型的500 kV半斷路器接線變電站每串變電站的占地面積減少50%，為傳統設備占地面積的40%，在土地資源日漸緊張的今天，該設備的優勢更加凸顯。

采用單斷口斷路器后，在節省分壓電容的同時，還能夠使其它部件數量大幅縮減，而且部件的性能相比之前更加可靠，與雙斷口斷路器相比較而言，其運行的安全性和可靠性就有了很大的提高，維護工作量也大幅降低。

由于設備的結構簡單，噴管、斷路器觸點的維護，無需拆卸，省去了登高的麻煩，同時還能檢查與維護斷路器的操作結構。

1 設備構成情況的探討

本文主要討論的是500 kV HGIS設備，這種設備屬于先進水平單斷口斷路器，操作結構屬于新型OM型液壓操作結構。由于該種設備的漿油路系統得以優化、簡化，因此能夠快速消除液體中氣泡，提升了操作系統性能。

同時，由于該系統使用了防慢分簧片，所以在運行過程中能夠防止液壓機構失壓條件下的斷路器自動分閘。自動分閘、合閘操作，均采用的是液壓動力，避免了彈簧機械疲勞狀況的發生。

500 kV HGIS一次設備全封閉采用單相方式，位于具有良好導電性鋁制金屬、可靠的接地外科內，并同時充入一定壓力的SF6氣體作為導電體對地的主絕緣。其中，SF6系統分為兩部分，一部分為監控裝置，一部分為SF6氣隔單元。而SF6氣隔單元中的每一個間隔均采用氣密盆式絕緣子，將其分為數個相互獨立的氣室，但是各個相互獨立的氣室，在電路上是相互連通的，但在氣路上卻是相互隔離的。而系統的監控裝置可監控SF6氣體狀態，系統的構成方式是：不完整串-2 CB，完整串-2 CB+1 CB，如圖2（a）、（b）所示。

在變電站中應用HGIS技術，優化組合了套管結構。本文所討論的主要是套管中的中空結構，中空結構與本體一樣，絕緣介質與刀閘氣室相通。在變電站中應用該技術可消除火災隱患，設備也不會出現老化的情況，該技術的這兩個優勢使得絕緣維護的工作量大幅降低。

當前，國內HGIS刀閘、開關并沒有完全封裝于殼體中，這兩部分連接需通過伸縮節。在這種情況下，整體機機械強度比金屬殼體強度低，性能也因此降低。550 kV HGIS設備中，SF6系統可按照氣隔單元進行實時的監控，并且是在各自的監控裝置內進行監控，與LCP電氣信號相連。其中，在每一個氣隔單元中均存在一套元件，即帶壓力表溫度補償氣體開關、氣體填充口等，以及慢瀉孔、自封接頭和SF6配管，上述部件可組成系統運行。

2 HGIS變電站安裝作業

在變電站建設中，使用HGIS設備能大幅縮短工期。對于500 kV變電站的安裝作業來說，完整的整串周期為40 d，但應用HGIS設備，可將周期縮短在24 d內。

HGIS設備的安裝調試流程為：準備→基礎檢查、劃中心線→開箱、暫時就位→對接作業→安裝套管→更換吸附劑、檢查遺留物件→抽真空、充SF6氣體→安裝匯控柜→敷設電纜、接線→現場交接試驗→安裝驗收→消缺→運行。

HGIS的驗收場地也有嚴格的要求，應將其基礎高差控制在3 mm以內，同時嚴格檢查間距、設備中心線和對接本體等。其中，HGIS安裝難點就是對接，應首先明確對接的流程，對接流程如下：

首先，根據中心線將單個CB單元本體安放就位，并檢查是否水平，確保其為水平位。

其次，將基礎支腳焊接牢固，與另外一個CB單元進行對接。依次完成其他單元的對接。一般情況下，現場安裝條件比較有限，所以在對接過程中，必須使用手動葫蘆、吊車，并在被牽拉單元基礎面上，涂上一層黃油，主要是進行潤滑。在對接過程中，使用起吊機、牽拉葫蘆，嚴格控制起吊的速度、方向。對接完成后，用法蘭連接，緊固螺栓，將第2個CB本體支腳暫時焊牢。對接前，檢查接口尺寸是否合適，并徹底清理本體、法蘭與絕緣子間的灰塵。

對接完成后，在起吊時，應防止對套管接線端子板橫向施加作用力，嚴格控制縱向受力，不然可能損傷套管。而對于對接法蘭，應用丙酮或者酒精擦拭干凈，而絕緣子表明用清潔紙蘸酒精擦拭。干燥劑放入本體內干燥劑籠后2 h后密封，不能重復使用干燥劑。

在抽真空時，對于主回路，不能夠施加電壓，同時還必須采取可靠地措施，確保ES合上、套管端子排接地的可靠性。抽真空管路連接正確，用帶電磁閥真空泵，防止喲與突然斷電，出現真空泵內油或水銀倒吸入設備中的情況。在氣壓降到133 Pa時，在半小時內完成本體水分的抽取作業。

3 HGIS設備交接試驗、驗收作業的探討

HGIS設備交接試驗，必須嚴格按照遵照相關的標準。在交接試驗過程中，可直接采用廠家提供的數據。在檢查外觀過程中，應密切注意套管端子排方向的正確性、氣室壓力的是否正常、本體支腳焊接是否正常、套管及本體表面是否光滑、連接處額螺栓力矩值是否正常等。而現場試驗的要求為：

檢查控制回路，按設計圖紙進行能連接，同時檢查匯控柜及操作箱；測試主回路電阻，誤差控制在±20%以下；測試SF6氣體泄漏，并用檢漏儀檢查連接部位，采用塑料膜包裹接頭處；測試報警回路，主要是SF6氣體的壓力值，CB低壓報警值為0.55 MPa，低氣壓閉鎖同樣為0.50 MPa，切斷油泵打壓開關，檢查報警值的正確型；測試絕緣電阻，在耐壓試驗前后，分別測試單元電阻值是否超過1 000 MΩ，并控制、輔助二次回路，電阻值超過2 MΩ；測試電氣、液壓輔助系統，匯控柜就地、遠程操作；SF6氣體微水測試，主要是氣體的純度，一般情況下，根據生產廠家的氣體測試報告進行測試，純度應超過97%；測試工頻耐壓，在額定SF6氣壓下，主回路與地間的加電壓為592 kV，持續時間為60 s。

如現場安裝試驗單位無法開展輔助回路工頻電壓試驗，可用測試絕緣代替工頻電壓試驗；測試操作性能在額定電壓條件下，電動分合各進行5次，手動分合2次，兩個跳閘線圈是否均動作；測試分合閘線圈電阻，分閘下全5.7 Ω±5%，溫度為20 ℃，合閘線圈60 Ω±5%，溫度為20℃，其中，分閘線圈最低動作電壓>33 V；測試時間，合閘時間控制在70～87 ms，三相不一致時間≤4 ms。

一個完整串采用HGIS設備的戶外橫向尺寸，與傳統設備相同，而縱向尺寸可減少166 m，壓縮比例在50%以上。因為HGIS為積木式布置，可標準化、規模化生產，而主設備無支架，而僅有基礎，因此施工簡單，安裝量小，周期較短。在惡劣天氣條件下，一個完整串的安裝調試<24 d，傳統設備需35 d。在運行中，刀閘事故率大于開關事故率，采用HGIS后，運行安全性得以提高。而在價格方面，HGIS與常規設備的價格比為2.3？誜1，而500 kV電壓等級為1.8？誜1。因此，在經濟性方面，HGIS設備也具有一定的優勢，可減少投資。但由于TA設備均集成到HGIS中，因此，要求現場檢查開關、母線保護死區等，防止出現較大的安全事故。

4 結 語

通過本文的分析可看出，HGIS設備具有以下幾方面的優點：占地面積小，安裝周期短、性能可靠及維護量小。因此，與傳統的設備相比，在產品與投資上均具有較大優勢。但由于500 kV變電站正朝著無人值守方向發展，對電力設備的性能提出了更高要求。在電網建設日漸緊張的背景下，變電站的建設應用HGIS設備能實現變電站的集成化和緊湊化，減少后期的維護工作量，為500 kV變電站的集控化夯實基礎。

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