雙母線GIS設備后期擴建與檢修時的問題分析及解決方案

韋楓燕

【摘 要】多年來，在擴建和檢修GIS雙母線的變電站時經常遇到一個問題，即在擴建或A類檢修GIS母線或間隔設備時，按照《氣體絕緣金屬封閉開關設備現場耐壓及絕緣試驗導則》（DL/T 555—2004）中的第3.5條：GIS擴建部分進行耐壓試驗時，原有相鄰設備應斷電并接地，否則應考慮突然擊穿對原有部分造成的損壞采取措施。在GIS擴建時，前期已建成的兩段母線均需同時停電，以配合擴建部分設備進行現場耐壓試驗。文章主要以已建成的220 kV變電站為例，論述雙母線接線GIS設備在檢修或后期擴建時面臨的母線停電問題和解決方案。

【關鍵詞】GIS雙母線;擴建;檢修;問題分析;解決方案

【中圖分類號】TM595 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）08-0108-02

0 引言

變電站采用雙母線接線的最主要優勢在于通過調度運行方式，在一條母線發生故障時，能迅速將所有出線負荷分配到另一條母線上，檢修時也可做到兩條母線輪流停電進行檢修，避免整個電壓等級配電裝置停電失壓。但由于GIS設備為全密封組合結構的缺點，當發生設備內部故障時將使得故障定位和檢修工作比常規設備要繁雜、困難，檢修擴建時設備停電時間及范圍也比常規設備更長、更廣。對于雙母線的電氣接線，當GIS設備進行A類檢修或母線絕緣、導體部分檢修及后期擴建時，有可能需要將兩段母線同時停電，導致全站失去電壓。

在電網系統中，220 kV變電站多為樞紐站，在系統網架中起著重要作用，若變電站的220 kV母線同時停電將有可能造成不同等級的電力事故（事件）。例如，某網區的220 kV大工業用戶（冶煉廠），正常運行時通過2回220 kV線路從電網2個220 kV樞紐變電站取得電源，當其中一個220 kV變電站的GIS雙母線同時停電時，該用戶僅通過1回220 kV線路從另1個220 kV變電站取得電源，若該線路發生N-1故障退出運行，將造成減供負荷180～190 MW，構成二級電力事件風險。因此，如何避免GIS雙母線同時停電，對電網安全穩定起著重要的作用。

1 雙母線GIS后期擴建、檢修時面臨的母線停電問題

1.1 GIS擴建間隔時

目前，國內已建成的雙母線GIS變電站，基本均為僅按已有出線建設母線（如圖1所示）。

圖1中實線部分均為前期帶電運行設備，擴建遠期母線及出線間隔設備（虛線部分）時，可按GIS兩條母線輪流停電的方式進行安裝對接。待擴建設備完成安裝后按要求需對設備進行現場耐壓及絕緣試驗，對擴建的新設備需按100%出廠試驗電壓進行;擴建設備與前期設備搭接后的新舊設備需按80%出廠試驗電壓進行。結合《氣體絕緣金屬封閉開關設備現場耐壓及絕緣試驗導則》（DL/T 555—2004）中的第3.5條：GIS擴建部分進行耐壓試驗時，原有相鄰設備應斷電并接地，否則應考慮突然擊穿對原有部分造成的損壞采取措施;如當前期IM母線停電與擴建母線對接安裝完畢后在對母線進行耐壓試驗時，IM母線上的各個間隔母線側隔離開關（圖中單斷口隔離開關）需接地。為避免造成間隔接地故障，IIM母線上各間隔母線側隔離開關也需斷開，所有進出線將停電。此外，由于只有一個斷口存在，當IM母線在耐壓試驗、IIM母線帶電運行的情況下，如果在GIS IM母線耐壓過程中一旦該斷口被擊穿，不僅設備損壞，還有可能造成事故停電時間增長、停電范圍擴大的情況，使得電網的安全運行面臨著重大壓力，甚至會造成嚴重的經濟損失。故需對GIS兩段母線同時停電配合設備耐壓試驗。

此外，由于后期備用間隔都是按建設必要性進行分期建設，GIS雙母線的接線形式也促使變電站雙母線同時停電的情況會因備用間隔的分期建設次數而重復多次出現。

1.2 GIS設備檢修時

GIS設備雖具有運行可靠性高、維護工作量小的優點，但隨著常年長時間的運行，設備也不可避免地需要停電進行故障檢修與維護。例如：設備到達A類檢修年限或母線、間隔設備的絕緣、導體部分故障等。

1.2.1 GIS間隔設備檢修

在運行過程中，當間隔設備的某一氣室發生氣體絕緣或導體部分故障時，由于GIS全封閉緊密布置的結構形式，設備檢修完畢后，無法對GIS單個氣室或部件進行獨立的絕緣耐壓試驗，所以需要從間隔套管一直施加試驗電壓至故障點所處的氣室。假設故障點為間隔母線側隔離開關氣室（即單斷口隔離開關處），設備檢修完成后與擴建間隔情況一樣（DL/T 555—2004：原有相鄰設備應斷電并接地），需對兩段母線同時停電配合設備耐壓試驗。

1.2.2 GIS母線檢修

運行過程中，若IM母線停電檢修，母線絕緣耐壓試驗時，IM母線上各間隔母線側隔離開關需斷開接地（DL/T 555—2004：原有相鄰設備應斷電并接地）。為避免造成間隔接地故障，以及母線側單斷口隔離開關耐壓過程中將斷口擊穿造成事故，也需對IIM母線進線同時停電。

2 避免雙母線接線GIS設備后期擴建與檢修時兩段母線同時停電的解決方案

2.1 方案介紹

針對GIS設備擴建、檢修出現的雙母線同時停電的問題，為盡量避免停電造成的經濟損失和對電網安全穩定運行的影響，減少絕緣耐壓試驗對前期設備造成擊穿損傷的風險。本文提出在擴建母線與前期母線的連接處，每段母線各設置兩組母線分隔隔離開關和接地開關的方案（如圖2所示）。

在擴建端母線（即分隔隔離開關左側母線）與前期母線（即分隔隔離開關右側母線）的連接處增設兩組母線分隔隔離開關和接地開關后，后期擴建備用間隔時，只需通過調度運行方式將接于母線分隔隔離開關左側母線上的出線全部停電后，再依次斷開母線分隔隔離開關間隔的兩組隔離開關即可。確認擴建端母線不帶電后，再進行后期間隔設備的對接安裝和絕緣耐壓試驗。在擴建端母線停電時，前期母線仍可繼續帶電運行不受影響。方案中在前期母線（在運行狀態）和擴建端母線中間存在兩個有效的隔離斷口，一旦高壓端將一個斷口擊穿，高電壓也會直接對地進行放電。高壓端對低壓側金屬部件的感應過電壓也會通過兩斷口之間的接地點直接接地，從而確保了擴建端的人員和設備安全。同樣，方案的結構形式在GIS母線、間隔故障檢修時，可根據故障點位置對母線進行分段停電，從而減小GIS擴建、檢修的停電范圍，避免了全站停電事故造成的經濟損失，降低了電網安全穩定運行的風險。

2.2 方案實施條件及特性

考慮到方案均為在運行的變電站中實施，變電站占地面積均已按原設計規模框定，可利用的空間十分有限。由于變電站內設備均為帶電運行中的設備，因此處理方案需盡量在不改動現狀設備運行的情況下進行。上述方案增設的母線分隔隔離開關間隔占地約6 m長、5.5 m寬（220 kV電壓等級），可在兩個出線間隔之間較空的位置建設，無需擴建變電站圍墻另外征地，避免了征地的困難，減少工程的投資成本。

因為方案僅為避免GIS雙母線同時停電而考慮，所以方案母線分隔隔離開關間隔不設置母線分段斷路器，不增設新的母線設備間隔和母聯間隔。正常運行時，母線分隔隔離開關處于閉合狀態，接線形式仍為雙母線接線，對變電站現狀影響不大，僅電氣二次需將母線分隔隔離開關間隔地刀閘與前期母線接地刀閘相互閉鎖及核實變電站備用的遙信、遙控量。此外，設置的母線分隔隔離開關間隔是在擴建端母線上安裝，不需要對前期母線進行改造，擴建停電時間無需延長。

3 結語

綜上可知，在GIS擴建母線與前期母線的連接處，每段母線各設置兩組母線分隔隔離開關和接地開關的方案，是可以解決GIS雙母線在后期備用間隔擴建及設備故障檢修時，對兩段母線同時全部停電的難題;是在對運行中的變電站現狀改動最小、投資最省的情況下提出的合理的解決方案，可實施性強。此外，在運行中的變電站還可根據配電裝置的布置情況和重要負荷出線間隔的布置確定母線分隔隔離開關的安裝位置，使母線分隔隔離開關的設置發揮出更大的作用。

參 考 文 獻

[1]DL/T 555—2004，氣體絕緣金屬封閉開關設備現場耐壓試驗及絕緣試驗導則[S].

[2]DL/T 5222—2005，導體和電器選擇設計技術規范[S].

[3]水利電力部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊：電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，1989.

[4]GB/T 16927.1—1997，高電壓試驗技術 第一部分[S].

[責任編輯：陳澤琦]