550kV氣體絕緣金屬封閉組合電器及其應用

楊旭

摘要：應用六氟化硫絕緣性能好的特性，對避雷器（英為縮寫為LA）、電壓互感器（英為縮寫為VT）、電流互感器（英為縮寫為CT）、隔離開關（英為縮寫為DS）、斷路器（英為縮寫為CB）等多種設施和分支母線以及主母線進行有機的組合，就是氣體絕緣金屬封閉開關設備，簡稱GIS。該設備可以使開關所占用的面積減少，除了出線套管以外，沒有外露的帶電體。

關鍵詞：550kV;氣體絕緣金屬封閉組合電器;應用

處于氣體絕緣金屬封閉開關設備與常規敞開式開關設備之間的是氣體絕緣金屬封閉組合電器，英為縮寫為HGIS，其主要是利用六氟化硫斷路器作為中心設備，其氣體絕緣開關包含了電流互感器、接地開關和隔離開關，其包含了設備自身（一次設備）與就地保護控制柜（二次設備）本身完善的開關回路系統，HGIS屬于在常規變電站上發展起來的新的設計方案與新的思想，具有成本少、維護工作量小、維修工作量小、安裝方便、操作方便、占用空間小等優勢。在已有變電站的改造、擴建和新變電站建設工程之中有著廣泛的應用。

一、GIS的主要特征

（一）安全程度高、抗電磁干擾和無線干擾的能力強

GIS所有的金屬外殼都直接接地，有著強的抗電磁信號、抗無線電信號能力，穩定性好，安全性高，無需擔憂絕緣材料的擊穿性損毀與老化，可以很好的防止人員觸電，有效的避免火災隱患[1]。

（二）檢修時間長，維護和運行的工作量小

因為六氟化硫氣體在滅弧的過程之中讓開斷電弧所引發的燒傷小與弧觸頭磨損少，可以把其忽略掉，幾乎無需檢查和維修這個回路，其余設施都和外界環境相隔離，而常規敞開式設備會在很大程度上受到外界環境的影響，運行更加的穩定，降低了工作人員的維護量和檢修了量，維修GIS的間隔時間比較長，通常會超過20年。

（三）安裝和運輸方便

GIS在密閉的外殼中封閉了母線、避雷器、互感器、接地開關、隔離開關以及斷路器等不一樣種類的設備，通常情況下，主要是利用多個或者整體的單元構成，安裝和運輸非常的方便，能夠使現場的設備安裝時間大大的縮短。

（四）有著緊湊的結構，占用空間小

利用GIS可以縮小變電站的規模，使建筑工程的投資成本降低，與對于比較密集、用地緊張、地皮價格高昂的地方有著非常重要的作用[2]。

二、HGIS的主要特征

HGIS是在GIS的基礎上發展起來的，HGIS所使用的基本器件都是利用GIS所使用的器件構成，穩定性好、成熟程度高，能夠和架空母線、避雷器以及敞開式電壓互感器結合利用，具備成本小、抗污穢能力強以及占用空間少等優勢。

三、HGIS在工程應用之中的特征

（一）經濟性好，綜合成本低

（1）利用一倍半短路器接線方法，與常規敞開式開關站相比，HGIS的現場作業量大約相當于其50%到60%，可以使安裝成本減少，使安裝工期縮短;（2）利用一倍半短路器接線方法，HGIS的架臺結構件相當于常規敞開式開關站的85%，使構架件減少;（3）利用一倍半短路器接線方法，只需要利用12根空氣絕緣套管就可以進行布置，對比常規敞開式開關站，可以節約大約一半的絕緣套管數量;（4）利用一倍半短路器接線方法，對比GIS，HGIS的價格更加的低廉，所占用的空間更小[3]。

（二）實用價值高

（1）可以非常靈活的擴建。不管使用一倍半斷路器模塊形式、兩個斷路器模塊形式還是一個斷路器模塊形式，都能夠把接口預留出來，拓展非常的方便;（2）維護方便，維護工作量少。對比常規敞開式開關站，HGIS的隔離開關等觸頭都在金屬殼體中進行了封閉，減少了出現套管的數量，無需對觸頭外表面進行清除和維修，對瓷件進行清掃的工作量少，由此使維護工作量減少;（3）現場安裝方便，安裝時間少。根據施工現場的實際狀況安裝HGIS，而且實施了出廠試驗，整體運送，可以降低現場安裝的調試工作量，對比敞開站，因為HGIS每間隔就會配備一個控制柜，由此減少了控制電纜的數量，縮短了現場的安裝時間;（4）故障影響范圍小。利用最為合理的氣體隔離（隔離開關和斷路器是互相獨立的氣室）單元，在斷路器兩邊對波紋管進行了設置，從而讓檢修更加的方便。可以利用隔離開關把故障斷路器和系統相互隔離，在對斷路器進行檢修的時候，不會對母線和其它線路造成影響，不會因為局部故障而需要大面積的停電實施維修;（5）HGIS利用的是模塊化設計方式，布置的時候非常的靈活和方便，能夠應用于各類主接線，特別適合3/2CB形式的設計，直線連接有著緊湊的結構，設備所占用的空間小。

（三）穩定性好

因為SF6氣體絕緣技術是HGIS所使用的主要技術，重要的器件都在封閉的金屬殼之中進行了閉合，使暴露在外部的帶電部分減少，即使是暴露在外部的器件故障率也不高，具有GIS抗震能力強、適應環境的能力強、運行穩定性好等優勢，而且HGIS所使用的主要器件和GIS一樣，相當的成熟。

四、HGIS的應用方向

（一）同步合閘設備

當操作系統的時候，因為能量的再次分配有可能會形成合閘過電壓，然而，利用相位控制方式能夠對過電壓進行限制，利用智能化控制系統與穩定操作系統對設備進行同步合閘，給開關設備的重要部分斷路器消除合閘電阻提供了可能性。與此同時，也使斷路器滅弧式結構得到了簡化，使零部件的數量減少，使電網系統的穩定性與安全性得到了提升[4]。

（二）在智能化技術和線檢測技術之中的應用

新型HGIS具備自動檢測與智能保護功能、實時處理和采集數據功能、與調度端進行數據通信、同步時間功能、記錄時間順序功能、連鎖與就地操作功能等。

五、結束語

550KV的舊電站改造、擴建與新電站的建設工程越來越多，GIS具有很多優勢，然而其成本卻比較高，使其普及受到了限制。而HGIS可以更好的實現用戶需求，更加地成熟和完善，已經逐漸成為550KV電站之中應用更加廣泛的設備。

參考文獻：

[1]吳治誠，馬徑坦，王國利， et al.工頻局部放電試驗與雷電沖擊耐受試驗對GIS內局部電場集中缺陷檢測的有效性[J].高電壓技術，2019，45（01）：209-214.

[2]陶風波，王帥，賈勇勇，et al.特高壓氣體絕緣金屬封閉式組合電器的現場沖擊耐壓試驗方法[J].高電壓技術， 2018，44（12）：166-173.

[3]陳坤漢，張孝波，鄭貴元，et al.基于特高頻在線監測的GIS局部放電缺陷分析[J].電瓷避雷器， 2018， 286（06）：50-54.

[4]胡全義， 秘立鵬， 劉天奇， et al. 一起GIS設備漏氣及現場交流耐壓試驗擊穿故障分析[J].電工電氣，2017（8）：43-46.

（作者單位：新景（沈陽）電力設備有限公司）