范榮春

（迪慶州發(fā)電有限責(zé)任公司，云南 迪慶 674400）

1 存在問(wèn)題及改造原因

某發(fā)電廠(chǎng)110kVGIS，至投運(yùn)以來(lái)，發(fā)生過(guò)多次重大缺陷：液壓機(jī)構(gòu)儲(chǔ)壓器故障9次，絕緣子閃絡(luò)故障6次，滅弧系統(tǒng)故障2次，且設(shè)備陳舊、技術(shù)老化，高壓開(kāi)關(guān)廠(chǎng)無(wú)法供應(yīng)備品備件。設(shè)備運(yùn)行極不可靠，嚴(yán)重威脅電廠(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行。為提高設(shè)備的安全可靠性和健康水平，于是對(duì)l10kVGIS設(shè)備進(jìn)行了改造。

2 換型改造

選用進(jìn)口的德國(guó)ABE公司最新GIS產(chǎn)品，型號(hào)：EXK一01型，額定電壓110kV，額定電流2000A。主要由母線(xiàn)型隔離/接地組合開(kāi)關(guān)、帶電流互感器的斷路器、饋線(xiàn)型隔離/接地組合開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)、電流互感器和電壓互感器、SF戶(hù)外套管和連接模塊、就地控制柜等組成。三相共箱結(jié)構(gòu)，自能滅弧方式，操作功小，液壓彈簧機(jī)構(gòu)，無(wú)外部管路，設(shè)備安全可靠，很好地解決了原GIS存在的問(wèn)題。

3 改造后的GIS內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能

3.1 母線(xiàn)型隔離/接地組合開(kāi)關(guān)

母線(xiàn)接地開(kāi)關(guān)和維護(hù)用接地開(kāi)關(guān)集成在同一模塊內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)三種工況：隔離開(kāi)關(guān)合+接地開(kāi)關(guān)分；隔離開(kāi)關(guān)分+接地開(kāi)關(guān)合；隔離開(kāi)關(guān)分+接地開(kāi)關(guān)分。隔離/接地組合開(kāi)關(guān)由馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，操作機(jī)構(gòu)包括兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、絕緣軸、齒輪等，齒輪條和齒輪將絕緣軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為觸頭的軸向運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)獨(dú)立的位置指示器及輔助開(kāi)關(guān)直接連接在操作機(jī)構(gòu)上，分別指示隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)的位置狀態(tài)。輔助開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)僅在主觸頭到達(dá)最終位置的瞬間時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)換，能可靠地指示主觸頭的實(shí)際位置。隔離/接地組合開(kāi)關(guān)在機(jī)械和電氣上進(jìn)行了聯(lián)鎖，除電動(dòng)操作外，還可以分別通過(guò)搖柄進(jìn)行手動(dòng)操作。

3.2 母線(xiàn)

母線(xiàn)系統(tǒng)由母線(xiàn)單元連接而成，每個(gè)母線(xiàn)單元的長(zhǎng)度與間隔寬度相等，為1000mm。母線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)體固定在氣體隔離絕緣子上，絕緣子與伸縮節(jié)連接在一起，伸縮節(jié)上的插接式觸頭與母線(xiàn)導(dǎo)體連接，因溫度變化而引起的軸向長(zhǎng)度的變化可通過(guò)伸縮節(jié)得到補(bǔ)償，能避免絕緣子因?qū)w和外殼間溫差而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。伸縮節(jié)使設(shè)備的安裝和拆卸更方便。

3.3 帶電流互感器的斷路器

斷路器采用單壓自能滅弧原理，每相一個(gè)滅弧斷口，載流觸子(主觸頭)與滅弧用的輔助觸子(弧觸頭)是分開(kāi)的，耐電弧的弧觸頭用于滅弧，在載流觸子上不產(chǎn)生電腐蝕，可大大提高觸頭系統(tǒng)的壽命，不需要對(duì)觸子進(jìn)行檢查和維修。設(shè)有兩級(jí)氣吹容積--升溫容積和壓縮容積，兩部分容積通過(guò)自由活動(dòng)的逆止閥相互連通和隔開(kāi)。在升溫容積中，短路產(chǎn)生的電弧用來(lái)加熱SF6氣體，使其產(chǎn)生壓力并用來(lái)吹弧，其值可達(dá)到額定短路開(kāi)斷電流。即：開(kāi)斷短路電流所需的工作壓力并非來(lái)自斷路器的操作機(jī)構(gòu)，而是來(lái)自短路電流本身的電弧能量。在壓縮容積中，SF6氣體在開(kāi)斷過(guò)程中被壓縮并產(chǎn)生壓力，該氣流用來(lái)吹滅運(yùn)行電弧和較小的短路電弧。壓縮容積的體積和噴口的幾何形狀經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可保證電弧在過(guò)零時(shí)被吹斷，使操作過(guò)電壓非常小。操作機(jī)構(gòu)為HMB1型彈簧貯能液壓操作機(jī)構(gòu)，整個(gè)機(jī)構(gòu)無(wú)外部高壓動(dòng)密封，液壓系統(tǒng)無(wú)管道連接，很好地解決了傳統(tǒng)液壓機(jī)構(gòu)易滲漏的缺陷。能量貯存是用碟狀彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有高度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、可靠性，并與溫度變化無(wú)關(guān)。因自能式滅弧所需操作功小，HMB1操作機(jī)構(gòu)體積非常小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、壽命長(zhǎng)。

3.4 饋線(xiàn)型隔離/接地組合開(kāi)關(guān)

饋線(xiàn)型隔離/接地組合開(kāi)關(guān)安裝在具有四個(gè)法蘭面的模塊中，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與母線(xiàn)型隔離/接地開(kāi)關(guān)相同，也是三工況開(kāi)關(guān)，具有隔離/接地雙重功能，由馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。隔離/接地組合開(kāi)關(guān)模塊可連接電壓互感器、快速接地開(kāi)關(guān)、電纜終端盒或出線(xiàn)管道。

3.5 快速接地開(kāi)關(guān)

快速接地開(kāi)關(guān)配電動(dòng)彈簧操作機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)使彈簧儲(chǔ)能，超過(guò)拐點(diǎn)時(shí)彈簧釋放，使動(dòng)觸頭快速關(guān)合，適合用作饋線(xiàn)接地開(kāi)關(guān)?？焖俳拥亻_(kāi)關(guān)與工作接地的外殼是隔離斷開(kāi)的，當(dāng)需要進(jìn)行繼電保護(hù)的調(diào)整和試驗(yàn)、開(kāi)關(guān)測(cè)試等工作時(shí)，可通過(guò)快速接地開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸頭(在相間可以相互隔開(kāi))，從外面與GIS主回路的導(dǎo)體進(jìn)行電氣連接。

3.6 電流互感器和電壓互感器

電流互感器和電壓互感器采用SF6氣體作為主絕緣，電流互感器能容納四個(gè)二次線(xiàn)圈。電壓互感器為感應(yīng)式，二次側(cè)有二個(gè)測(cè)量繞組和一個(gè)探測(cè)接地故障的開(kāi)口三角形繞組。

3.7 SF6戶(hù)外套管

戶(hù)外套管用于同架空線(xiàn)或變壓器的連接。管壁由玻璃纖維加強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂制成，傘裙由硅橡膠材料制成。具有防爆防裂、抗拉力強(qiáng)、防污性能好等優(yōu)點(diǎn)。

4 EXK一01型GIS的優(yōu)點(diǎn)

(1)斷路器采用自能滅弧，在開(kāi)斷大電流時(shí)利用電弧自身產(chǎn)生的能量滅弧，具有壽命長(zhǎng)，所需操作功小，開(kāi)斷可靠性高，操作過(guò)電壓低，動(dòng)載小，機(jī)械磨損小等優(yōu)點(diǎn)。

液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)采用整體澆鑄，沒(méi)有外部液體連接管路，運(yùn)行可靠性高，結(jié)合有液壓機(jī)構(gòu)和彈簧機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，體積小，機(jī)構(gòu)壽命長(zhǎng)。

(2)隔離開(kāi)關(guān)與維修接地開(kāi)關(guān)組合在一起，三位一體，從結(jié)構(gòu)上徹底避免了帶電合地刀的可能事故。

(3)斷路器立式布置，維修時(shí)只需簡(jiǎn)單地打開(kāi)斷路器頂端蓋子，內(nèi)部滅弧室等元器件容易吊出，而且不需要打開(kāi)兩邊的隔離/接地組合開(kāi)關(guān)模塊，維修十分容易，停電時(shí)間短，而且操作產(chǎn)生的作用力由地面承受，設(shè)備機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性好。

(4)共相式結(jié)構(gòu)，電氣絕緣性能好，局部放電量極低。外殼采用鋁合金材料，重量輕，運(yùn)輸方便，渦流損耗小，防銹性能好。

(5)模塊化設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)各種接線(xiàn)方式和各種布置場(chǎng)地的要求。安裝只是模塊之間的插接，極為方便。

5 改造體會(huì)

(1)停電方案要具體。停電方案應(yīng)盡可能使機(jī)組、線(xiàn)路的停電時(shí)間最短，施工安全、方便，并應(yīng)考慮廠(chǎng)用電系統(tǒng)的安全。

(2)安裝基準(zhǔn)確定精確。因?yàn)閷?duì)舊GIS改造，所有的進(jìn)、出線(xiàn)位置都已確定，新設(shè)備安裝位置須對(duì)應(yīng)吻合，這還必須在設(shè)備制造設(shè)計(jì)時(shí)考慮到這一點(diǎn)，否則安裝困難。

(3)控制好水平。GIS設(shè)備安裝應(yīng)從中間往兩邊安裝，以使水平累積誤差最小。

(4)施工組織應(yīng)周密。施工組織應(yīng)從安全措施、施工項(xiàng)目、人員組織、時(shí)間進(jìn)度、工期安排、材料等方面周密考慮，目的是在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成任務(wù)。

(5)調(diào)試項(xiàng)目齊全、工作要仔細(xì)。二次接線(xiàn)要正確，必須認(rèn)真對(duì)線(xiàn)，調(diào)試不得漏項(xiàng)，做到一次調(diào)試成功，這是節(jié)省時(shí)間的最佳路徑。

(6)施工安全是關(guān)鍵。整個(gè)施工過(guò)程均必須考慮安全，尤其是在項(xiàng)目轉(zhuǎn)換、安全措施變更、工作交接、一、二次工作任務(wù)交叉中特別引起重視，安全在整個(gè)工程中是第一位的。

6 改造后效果

發(fā)電廠(chǎng)EXK一01型GIS自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，克服了液壓機(jī)構(gòu)漏油、操作功大、觸頭磨損嚴(yán)重、絕緣子破損等不安全因素，大大減少了對(duì)GIS開(kāi)關(guān)設(shè)備的檢修、維護(hù)工作量，提高了設(shè)備利用率。萬(wàn)安水電廠(chǎng)通過(guò)對(duì)GIS的改造，引進(jìn)了新技術(shù)、新設(shè)備，提高了設(shè)備的安全可靠性和健康水平，從經(jīng)濟(jì)上和設(shè)備性能方面均取得良好效果。

[1]李千波.GE Smallworld開(kāi)發(fā)的配電網(wǎng)GIS中停電管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用 [D].北方交通大學(xué)碩士論文，2003.