關(guān)于取消GIS出線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的探討

呂冬春 王召娣

（1.安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司 安徽合肥 230022 2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司界首市供電公司 安徽界首 236500）

關(guān)于取消GIS出線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的探討

呂冬春1王召娣2

（1.安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司 安徽合肥 230022 2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司界首市供電公司 安徽界首 236500）

本文結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司“兩型一化”精神，根據(jù)GIS設(shè)備的自身特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)行和檢修要求，論證本站220kV、110kV GIS元件配置簡(jiǎn)化的可行性。在滿足功能要求的前提下簡(jiǎn)化220kV、110kV GIS元件配置，提出取消220kV、110kV線路、主變間隔出線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化方案。

取消；GIS；出線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)

“兩型一化”變電站建設(shè)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)理念的一次變革，秉持節(jié)能環(huán)保、科學(xué)發(fā)展原則，應(yīng)用全壽命周期管理理念和方法，內(nèi)容涵蓋變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、工程施工、運(yùn)行維護(hù)等建設(shè)全過(guò)程。

1 現(xiàn)狀分析

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，封閉式組合電器（GIS）設(shè)備在變電站建設(shè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。GIS設(shè)備憑借著電氣元件的高度集成和精湛的制造工藝，實(shí)現(xiàn)了20年基本免維護(hù)。使得簡(jiǎn)化GIS元件配置，達(dá)到簡(jiǎn)化接線成為可能。

1.1 組合電器制造水平

斷路器的開(kāi)斷能力和開(kāi)斷次數(shù)大大提高，常規(guī)定時(shí)檢修的設(shè)備管理方法，已經(jīng)被設(shè)備的狀態(tài)檢修理論代替。

對(duì)于老式的AIS隔離開(kāi)關(guān)，使用壽命是使用年限決定的，每年操作幾次的設(shè)備要比幾年都不操作一次的設(shè)備更耐用。這是因?yàn)槔鲜降腁IS隔離開(kāi)關(guān)一次部分使用壽命一般取決定于設(shè)備的電腐蝕、表面氧化和絕緣子的老化等因素，二次部分使用壽命取決于直流電機(jī)絕緣老化和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作連桿、拐臂、轉(zhuǎn)軸的腐蝕、生銹、氧化等因素。

對(duì)于GIS設(shè)備，由于一次設(shè)備全部密封于SF6絕緣氣體的氣室內(nèi)，二次傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連桿、拐臂、轉(zhuǎn)軸也全部或大部分是封閉狀態(tài)，從而避免了外界環(huán)境影響而造成的腐蝕、生銹、氧化等問(wèn)題。

1.2 組合電器接線型式及元件配置

220kV、110kV配電裝置采用戶內(nèi)GIS組合電器方案，電氣主接線采用雙母線接線。局部接線元件配置如圖1。

從圖1中可以看出，雖然采用了GIS組合電器，但電氣主接線中的電氣元件配置和常規(guī)AIS設(shè)備時(shí)并無(wú)區(qū)別：出線、主變間隔采用1臺(tái)斷路器配置3組隔離開(kāi)關(guān)；斷路器兩側(cè)、線路（主變）側(cè)均設(shè)置檢修接地隔離開(kāi)關(guān)。這樣的配置固然對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、檢修習(xí)慣沒(méi)有改變，但是并沒(méi)有體現(xiàn)GIS設(shè)備的特點(diǎn)，可以進(jìn)一步優(yōu)化。

2 GIS元件配置簡(jiǎn)化方案

2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

目前在世界上很多國(guó)家的高壓組合電器產(chǎn)品，都在推廣使用更為簡(jiǎn)化的接線方式：一臺(tái)斷路器配一組隔離開(kāi)關(guān)，改變以往的固定模式（一臺(tái)斷路器的兩端各配一組隔離開(kāi)關(guān)）。目前國(guó)內(nèi)很多電力公司已經(jīng)接受了這種概念，實(shí)踐已經(jīng)證明這種接線能夠適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用范疇。

斷路器兩端裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)的初衷是為敞開(kāi)式（AIS）斷路器現(xiàn)場(chǎng)檢修提供必要的安全隔離，以保證在周圍設(shè)備帶電運(yùn)行的環(huán)境下，斷路器的正常檢修維護(hù)。而從GIS組合電器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，即使斷路器兩端組合隔離開(kāi)關(guān)都打開(kāi)時(shí)，也不可能在現(xiàn)場(chǎng)解體檢修。可以說(shuō)GIS的組合隔離開(kāi)關(guān)是為外部設(shè)備（例如線路、主變等等）提供安全隔離的，對(duì)GIS內(nèi)部也就是為調(diào)試斷路器提供安全隔離而已。一組斷路器配一組隔離開(kāi)關(guān)的組合電器GIS能夠適應(yīng)除母聯(lián)、母設(shè)之外的絕大多數(shù)應(yīng)用范疇，其優(yōu)點(diǎn)不僅在于能夠極大地降低成本，而且在安全運(yùn)行操作方面，其斷路器母線側(cè)接地開(kāi)關(guān)還可以通過(guò)斷路器作為快速接地開(kāi)關(guān)，為外部設(shè)備提供接地保護(hù)，具有很大的推廣價(jià)值。在國(guó)內(nèi)很多電力公司都有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，如江蘇省電力公司、北京電力公司、天津電力公司和上海電力公司等。

設(shè)備制造水平的提高為新的開(kāi)關(guān)組合帶來(lái)了生命力。很多制造廠明確指出自己生產(chǎn)的斷路器在規(guī)定的運(yùn)行環(huán)境下25年內(nèi)沒(méi)必要解體維護(hù)或檢修。因此為開(kāi)關(guān)檢修設(shè)計(jì)的斷路器兩側(cè)組合隔離開(kāi)關(guān)失去了存在的必要性和實(shí)際價(jià)值。

圖1 2220kV、110kV GIS設(shè)備元件配置圖（局部）

2.2 簡(jiǎn)化方案

220kV、110kVGIS元件配置簡(jiǎn)化具體設(shè)想如下：

（1）對(duì)于線路間隔：取消線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。

（2）對(duì)于主變間隔：取消主變側(cè)隔離開(kāi)關(guān)。

2.3 方案適應(yīng)性分析

2.3.1 線路間隔

簡(jiǎn)化方案見(jiàn)圖2。

圖2 出線間隔取消線路隔離開(kāi)關(guān)

（1）線路參數(shù)測(cè)量

當(dāng)出線為電纜時(shí)，要求GIS接地開(kāi)關(guān)導(dǎo)電桿與外殼絕緣，可臨時(shí)解開(kāi)接地連接線，利用線路接地開(kāi)關(guān)導(dǎo)電桿關(guān)合到測(cè)量回路上進(jìn)行測(cè)量。

（2）調(diào)度操作任務(wù)含義變更

一般調(diào)度規(guī)程中規(guī)定了電器設(shè)備的四種狀態(tài)，分別為：

①“運(yùn)行狀態(tài)”的設(shè)備是指設(shè)備的閘刀、開(kāi)關(guān)都在合上位置，將電源端至受電端的電路接通；所有的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置均在投入位置（調(diào)度有要求的除外）；控制及操作回路正常。

②“熱備用狀態(tài)”的設(shè)備是指設(shè)備只有開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，而閘刀仍在合上位置，其它同運(yùn)行狀態(tài)。

③“冷備用狀態(tài)”的設(shè)備是指設(shè)備的開(kāi)關(guān)閘刀都在斷開(kāi)位置，取下線路壓變次級(jí)熔絲及母差保護(hù)、失靈保護(hù)壓板。

④“檢修狀態(tài)”的設(shè)備是指設(shè)備的所有開(kāi)關(guān)、閘刀均斷開(kāi)，掛上接地線或合上接地閘刀，掛好工作牌，裝好臨時(shí)遮欄，該設(shè)備即為“檢修狀態(tài)”。根據(jù)不同的設(shè)備分為“開(kāi)關(guān)檢修”、“線路檢修”等。

a.“線路檢修”，是指線路的開(kāi)關(guān)、母線及線路閘刀都在斷開(kāi)位置，如有線路壓變者應(yīng)將其閘刀拉開(kāi)或取下高低壓熔絲。線路接地閘刀在合上位置（或裝設(shè)接地線），取下母差保護(hù)和失靈保護(hù)壓板。

b.“開(kāi)關(guān)檢修”，是指開(kāi)關(guān)兩側(cè)閘刀均拉開(kāi)，開(kāi)關(guān)操作回路熔絲取下，開(kāi)關(guān)的母差CT脫離母差回路（先停用母差，母差流變回路拆開(kāi)、并短路接地，測(cè)量母差不平衡電流在允許范圍，再投母差保護(hù)）。母差保護(hù)具備母差CT按母線閘刀位置自動(dòng)切換的，應(yīng)檢查切換情況，然后在開(kāi)關(guān)兩側(cè)或一側(cè)合上接地閘刀（或裝設(shè)接地線）。

取消線路隔離開(kāi)關(guān)，“開(kāi)關(guān)檢修”就等于“線路檢修”，在調(diào)度指令含義和操作習(xí)慣上要進(jìn)行更改和適應(yīng)。

（3）工程啟動(dòng)職責(zé)區(qū)分

送電線路的啟動(dòng)試運(yùn)行根據(jù)《110kV及以上送變電工程啟動(dòng)及竣工驗(yàn)收規(guī)程》（DL/T782-2001）6.4.1條要求：“系統(tǒng)調(diào)試完成后經(jīng)連續(xù)帶電試運(yùn)行時(shí)間不少于24h，并對(duì)線路以額定電壓沖擊合閘3次（如沖擊合閘在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)已做，試運(yùn)行不必重復(fù)進(jìn)行），線路的啟動(dòng)試運(yùn)行宣告結(jié)束”。

由于沒(méi)有線路隔離開(kāi)關(guān)，線路將直接沖擊至斷路器處，如果存在缺陷和異常情況，對(duì)于線路兩側(cè)屬于不同運(yùn)行單位的情況，需要區(qū)分線路設(shè)備和變電設(shè)備職責(zé)。

（4）間隔元件聯(lián)鎖復(fù)雜性

由于取消線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，需重新配置電氣聯(lián)鎖邏輯及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)控閉鎖邏輯，綜合考慮主變各側(cè)接線狀況，相互聯(lián)鎖的元器件數(shù)量增加，新的聯(lián)鎖邏輯配置相對(duì)復(fù)雜，特別是接地地刀需在確保主變各側(cè)及線路側(cè)均無(wú)電的狀態(tài)方能接地，聯(lián)鎖邏輯偏長(zhǎng)。

2.3.2 主變間隔

簡(jiǎn)化方案見(jiàn)圖3。

圖3 主變間隔取消主變隔離開(kāi)關(guān)

（1）調(diào)度操作任務(wù)含義變更

一般調(diào)度規(guī)程中規(guī)定的電器設(shè)備四種狀態(tài)，主變壓器檢修亦可分為“開(kāi)關(guān)”或“主變”檢修，即在開(kāi)關(guān)兩側(cè)或主變壓器各側(cè)合上接地閘刀（或掛上接地線）。

取消主變隔離開(kāi)關(guān)，“開(kāi)關(guān)檢修”就等于“主變檢修”，在調(diào)度指令含義和操作習(xí)慣上要進(jìn)行更改和適應(yīng)。

（2）間隔元件聯(lián)鎖復(fù)雜性

由于取消線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，需重新配置電氣聯(lián)鎖邏輯及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)控閉鎖邏輯，綜合考慮主變各側(cè)接線狀況，相互聯(lián)鎖的元器件數(shù)量增加，新的聯(lián)鎖邏輯配置相對(duì)復(fù)雜，特別是接地地刀需在確保主變各側(cè)及線路側(cè)均無(wú)電的狀態(tài)方能接地，聯(lián)鎖邏輯偏長(zhǎng)。

3 效益分析

經(jīng)咨詢國(guó)內(nèi)幾大GIS生產(chǎn)廠家，220kV GIS 1組隔離開(kāi)關(guān)的報(bào)價(jià)在14萬(wàn)元左右，110kV GIS 1組隔離開(kāi)關(guān)的報(bào)價(jià)在11萬(wàn)元左右，這也就是說(shuō)當(dāng)220kV、110kV GIS采用簡(jiǎn)化接線配置后每個(gè)出線間隔或者主變間隔將分別節(jié)省14、10萬(wàn)元投資。在220kV變電站遠(yuǎn)景220kV出線6回主變3組，本期220kV出線2回主變2組，遠(yuǎn)景110kV出線12回主變3組，本期110kV出線8回主變2組。220kV變電站220kV、110kV GIS采用簡(jiǎn)化接線配置方案后，較之原方案，本期工程可節(jié)約設(shè)備投資166萬(wàn)元，遠(yuǎn)景工程可節(jié)約設(shè)備投資291萬(wàn)元。

4 結(jié)論

綜合上述，對(duì)GIS進(jìn)行元件配置的簡(jiǎn)化即能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性要求，又能提高運(yùn)行操作的安全性。雖然由于元件配置的簡(jiǎn)化對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、檢修習(xí)慣需要作出改變，但通過(guò)簡(jiǎn)化元件配置，不但可以節(jié)約大建設(shè)和大檢修階段設(shè)備全壽命周期的投資，還可以滿足大運(yùn)行階段對(duì)于智能化變電站無(wú)人值守的要求。因此，220kV、110kV GIS屋內(nèi)配電裝置推薦采用簡(jiǎn)化元件配置的方案，取消線路、主變間隔隔離開(kāi)關(guān)。

通過(guò)簡(jiǎn)化220kV、110kV GIS元件配置，本期工程可節(jié)約設(shè)備投資166萬(wàn)元，遠(yuǎn)景工程可節(jié)約設(shè)備投資291萬(wàn)元。

[1]陳植，李勇.溫州電網(wǎng)110kV及以上隔離開(kāi)關(guān)運(yùn)維檢修管理新模式[J].浙江電力，2016（02）.

[2]朱啟媛，孔玉輝.戶外隔離開(kāi)關(guān)的缺陷分析及改進(jìn)方案[J].黑龍江科技信息，2013（19）.

TM564.1

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1004-7344（2016）10-0076-02

2016-3-20