GIS變電站靈活性擴建及電氣試驗方案的研究

沈文銳

摘要：氣體絕緣開關設備（GIS）因其占地少、安裝維護工作量小、維護周期長等優點，在我國得到了廣泛應用。但由于自身獨特的結構特點，GIS變電站也存在大范圍的故障和停電，擴建需要全站配合或大規模停電。

關鍵詞：GIS變電站;擴建;電氣試驗

一、關于地理信息系統擴展的建議

對于GIS的擴展要求，第一期設計時需要注意以下幾點。

1）從提高設備可靠性和節約投資的角度出發，如果以后擴展區間不多，或者短期內會增加新的區間，建議在總體設計中一次性完成GIS站;如果一次總投資較大，或者短期內沒有擴建計劃，則擴建部分的母線和母線隔離開關應一次性完成，以避免未來擴建時對運行間隔造成較大影響。

2）部件的布置、氣室的尺寸和母線結構應滿足安裝和擴展間隔期間最小運行和最短時間的要求。現在以常見的220 kV雙母線接線形式為例。

雙母線接線廣泛應用于126～550 kV電壓等級，比單母線更可靠。雙總線中的工作總線和備用總線可以相互切換。如果有擴展區間，在設計時，注意以下幾點。

1）對于126～363 kV間隔大于10的GIS，建議主母線分段。

2）對于126～363 kV GIS，如果擴展區間在中間位置，最好在一期將擴展區間的母線隔離開關投入備用。

已使用，但未連線供以后擴展。

3）對于126～550 kV GIS，如果擴展區間在末端位置，最好在主母線擴展端預留獨立氣室過渡接口。根據上述要求，擴建區間施工時停電時間短，頻率低。采用雙母線雙分段，采用母聯斷路器接線。15間隔在中間位置，母線隔離開關已在一期對準，可縮短擴容時母線停電時間;8、9位于末端，留有獨立接口進行擴展，采用可拆卸的導體結構，最后對接接口部件，減少停電時間和次數。

二、HGIS優勢

在土地面積允許的情況下，HGIS可以優先考慮在非城市地區建設500千伏和220千伏地理信息系統站。HGIS是地理信息系統和人工智能之間的組合高壓電器。采用GIS主設備，但不含總線。它是一種結合了開放式開關設備特點的混合式GIS產品。與人工智能和地理信息系統相比，HGIS具有以下優勢。

1）常規變電站占地面積大，對變電站內地面平整度要求高;但HGIS變電站面積小，設備緊湊，數量少，能盡可能保持地形在布置設備的情況下，降低對環境的破壞程度。

2）在運行可靠性方面，HGIS繼承了地理信息系統運行可靠性高、閃絡故障率低、隔離開關啟閉無困難、環境適應性和抗震能力強的特點。

3） HGIS在運行性能上具有與地理信息系統相似的可靠性和維護簡便性，在經濟上具有較高的技術經濟指標。

4） GIS總線較長，沒有氣室分隔或氣室之間距離較長。一旦漏氣，可能會造成大規模停電，需要很長時間才能恢復供電。但HGIS采用外露式外部總線，便于日常維護，即使損壞也能在短時間內恢復。便于隔離故障部位進行維修，從而減小故障影響范圍。

現階段，110 kV GIS必須采用三相共箱結構，220 kV及以上GIS的斷路器氣室應是獨立功能氣室，宜采用三相分箱結構，斷路器三相氣室間不允許采用外部管道連通。 在500 kV和非城區220 kV GIS站，在土地面積允許的情況下應優先考慮采用HGIS。

HGIS是介于GIS和AIS之間的具有兩者優點的組合式高壓電器，是采用GIS主要設備并結合敞開式開關設備的特點而布置出的混合型GIS產品，與AIS、GIS相比，HGIS有著如下優點： .

常規變電站占地面積較大，變電站內地面平整度要求較高，而采用HGIS的變電站占地面積較小，設備緊湊、數量少，可在盡量保持地貌的情況下布置設備，降低了對環境的破壞程度;

在運行可靠性方面，HGIS繼承了GIS的運行可靠性高、閃絡故障率低的優勢，而且不存在隔離開關拉合閘困難的缺點，環境適應能力及抗地震能力強，. HGIS在使用性能方面具有與GIS相近的可靠性和維護的簡便性，在經濟.上則具有更高的技術經濟指標;GIS母線長且無氣室分隔或氣室間隔距離長，一旦漏氣可能造成大面積停電，恢復供電時間長。而HGIS采用裸露的外母線，日常檢修維護方便，即使發生損壞也可在短時間內恢復，較為方便的隔離故障部分進行檢修，減小了故障影響范圍。

三、優化電氣測試方案

1）耐壓方案的選擇。根據相關了解，耐壓試驗是在國內新安裝GIS后進行的，膨脹部分的耐壓視情況而異，但耐壓試驗一般是在條件允許的情況下進行。

有些省市一般對擴建工程要求耐壓，但在不允許全站停電的情況下，一般的解決辦法是留一小段母線不安裝，先耐壓。無耐壓母線有嚴格的安裝工藝要求和徹底的清潔保證;在一些省市，為了避免擴容時出現耐壓等問題，一般500 kV和220 kV GIS的所有間隔都是一次對中，110 kV GIS擴容時會受到耐壓。對于膨脹部分，如果不能完全切斷，它將不會受到電壓電阻。僅全電壓脈沖。

2）地理信息系統的母線電壓互感器和母線避雷器應設置獨立的隔離開關和接地刀閘，以便于測試和維護;架空進線線路避雷器和線路PT應考慮外部結構。它的優點是：

（1）節約成本。外置避雷器和PT的成本比內置避雷器便宜很多，可以安裝在進線門框下，幾乎不增加占地面積。從統計結果來看，外部設備的故障率不高，從生命周期成本的角度來安裝為宜。測試維護方便。考慮到避雷器和PT的特點，在GIS耐壓試驗中必須先將避雷器和PT拆除，然后在耐壓試驗后進行電壓老化安裝。因此，線路避雷器和線路PT外置安裝，無需頻繁拆卸和充放氣，省工省時，節約SF6氣，避免環境污染。

3）獨立氣室的最大長度應充分考慮維護的快速性和方便性，客車每個獨立氣室的長度不得超過10 m，主要考慮抽真空的方便性。出現故障時，氣體處理量較少，需要清洗的零件也較少。目前各廠家的標準是外殼一般小于7 m。

4） GIS總線較長，沒有氣室分隔或氣室之間距離較長。一旦漏氣，可能會造成大規模停電，需要很長時間才能恢復供電。但HGIS采用外露式外部總線，便于日常維護，即使損壞也能在短時間內恢復。便于隔離故障部位進行維修，從而減小故障影響范圍。

由于GIS間隔大部分為分期建設，這就會造成對后期擴建間隔時需前期工程全部停電，對原有系統影響較大。為避免上述情況，提出如下建議。

對雙母線雙分段接線的GIS，建議一次上齊雙分段斷路器、隔離開關以及所有母線TV，擴建時僅停擴建一側的雙母線。

結語

從提高設備可靠性角度看，GIS間隔在總體設計時應 一-次全部上全;雙母線接線的GIS，應- -次上齊所有母線隔離開關和接地隔離開關;雙母線雙分段接線的GIS，應一次上齊雙分段斷路器和隔離開關以及所有母線TV。在擴建和處理缺陷時必須根據氣室分割圖確定更換順序和停電范圍，綜合考慮老練和耐壓試驗的時機，減少系統的停電范圍、停電時間和停電次數。

參考文獻

[1]鄭澤鴻. GIS變電站幾個應予注意的問題[J].技術與管理，2007，2.