古王榮，劉秉政，白世軍，聞學(xué)萍

(1.西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018;2.大連信達變壓器有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116000)

1 引言

為了滿足東北地區(qū)國內(nèi)電網(wǎng)及國網(wǎng)公司發(fā)展的需要，通過調(diào)研、整理國內(nèi)資料，經(jīng)過技術(shù)討論根據(jù)實際技術(shù)和生產(chǎn)水平?jīng)Q定在我公司現(xiàn)有產(chǎn)品ZHW□－72.5復(fù)合式組合電器的基礎(chǔ)上，研制新的ZHW□－72.5Ⅰ型復(fù)合式組合電器形式，放置在變壓器的上部，該種復(fù)合式組合電器是一種通過油氣套管把變壓器的進線側(cè)與ZHW□－72.5Ⅰ復(fù)合式組合電器的靜側(cè)合理緊湊封閉組合起來的高壓電器，可以套管或電纜進出線，簡稱T－GIS(Transformer－Gas Insulated Switchgear)。該產(chǎn)品具有功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、信息數(shù)字化等技術(shù)特點，并且占地少、節(jié)省投資、技術(shù)先進，維護量少等優(yōu)點。并且為了適應(yīng)變電站自動化系統(tǒng)的需要，此項目中將實現(xiàn)一次開關(guān)設(shè)備智能化、電子式電流互感器的數(shù)字化、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測等功能，目前該產(chǎn)品已經(jīng)完成各項型式試驗，2010年7月通過遼寧省電力公司組織的專家評審鑒定，并申報國家專利，該項目的研發(fā)成功為東北地區(qū)智能化變電站的建設(shè)提供了探索和發(fā)展方向，目前該產(chǎn)品已經(jīng)在大連西豐變和大連南山變投入運行，本文以大連南山變?yōu)槔瑢υ摦a(chǎn)品進行簡單介紹。

大連南山變電站采用先進、可靠、集成、環(huán)保的智能設(shè)備，技術(shù)先進，具備自動完成信息采集、測量、控制等功能，在該站中使用2個間隔72.5kV T－GIS產(chǎn)品，分別運行于主變#1間隔和主變#2間隔，傳感器、采集器、合并單元、智能終端和保護均冗余配置。

2 T－GIS主接線圖(如圖1所示)

3 T－GIS外形圖(如圖2所示)

該產(chǎn)品主要分為兩個部分:(1)變壓器，由大連信達變壓器有限公司生產(chǎn);(2)組合電器，由西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

圖1 主接線圖

圖2 T－GIS外形圖

圖3 現(xiàn)場照片1

圖4 現(xiàn)場照片2

4 T－GIS產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

4.1 變壓器

圖5 變壓器外形圖

4.2 組合電器

圖6 組合電器外形圖

5 主要技術(shù)參數(shù)

5.1 SFZ11－40000/66變壓器主要技術(shù)參數(shù)

表1

5.2 ZHW□－72.5I復(fù)合式組合電器主要技術(shù)參數(shù)

表2

5.3 智能化

采用“高壓設(shè)備+電子式互感器+智能終端+在線監(jiān)測”實現(xiàn)高壓設(shè)備T－GIS的智能化。公司在智能化T－GIS的設(shè)計上采用了一體化的設(shè)計思想，使其功能匹配，壽命協(xié)調(diào)，實現(xiàn)最大化工廠集成，最小化現(xiàn)場施工調(diào)試，提高建設(shè)效率和效益。

T－GIS設(shè)備所用的電子式電流互感器、合并單元和在線監(jiān)測裝置由西開有限公司生產(chǎn)，智能終端裝置由南瑞繼保提供。

系統(tǒng)級動模試驗接入多廠家的過程層、間隔層、站控層的多類設(shè)備(保護裝置、電子式互感器、合并單元、智能終端、錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等)，在模擬系統(tǒng)中設(shè)置多個故障點，考核各種裝置的聯(lián)合運行性能。為滿足智能變電站的建設(shè)需要，充分測試公司研制的電子式互感器在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系和國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 441－2010《智能變電站繼電保護技術(shù)規(guī)范》下的技術(shù)性能和其他廠家的配合情況。

圖7 66kV大連南山繼電保護動模試驗(點對點直采直跳)

圖8 動模試驗現(xiàn)場

圖9 XKMU合并單元

該產(chǎn)品于3月13日至19日在東北電科院通過了大連南山智能化變電站的全套動模試驗，試驗顯示該產(chǎn)品試驗參數(shù)全部合格，性能穩(wěn)定可靠，各項數(shù)字完全滿足工程需要。主要動模試驗項目:(1)電子式互感器傳變特性項目;(2)精度試驗、極性試驗、零漂試驗、一次側(cè)瞬間上電、掉電沖擊試驗、采集器電源瞬間上電、掉電沖擊試驗;(3)合并單元故障以及采樣值傳輸過程中異常對保護裝置的影響;(4)同步信號異常情況下對保護性能的影響;(5)互感器、合并單元在電源異常情況下對保護裝置性能的影響;(6)過程層網(wǎng)絡(luò)拓撲(GOOSE、SMV單獨組網(wǎng));(7)過程層交換機異常對保護裝置的影響。

6 現(xiàn)場試驗

T－GIS現(xiàn)場主要的試驗項目如下:(1)直流電阻試驗;(2)絕緣電阻試驗;(3)機械操作試驗;(4)介質(zhì)損耗因數(shù)試驗;(5)工頻耐壓試驗。

試驗按照《66千伏線路變壓器組復(fù)合式組合電器設(shè)備交接試驗規(guī)范(試行)》進行。

7 現(xiàn)場運行

該產(chǎn)品自2011年4月下旬投入運行后，至今一致運行良好。

8 設(shè)計難點及解決方法

(1)為了防止安裝后變壓器和組合電器由于地基沉降造成的錯位，把組合電器放置在變壓器的基礎(chǔ)之上，只做變壓器基礎(chǔ)，這樣變壓器和組合電器的的相對位置不會產(chǎn)生位移，保證了產(chǎn)品長期可靠運行。

(2)為了保證對接成功，把組合電器和變壓器對接部分設(shè)計成尺寸可調(diào)接，加裝波紋管，防止因設(shè)計加工累計誤差過大，引起的對接問題，另外合作雙方采用了多項措施，保證現(xiàn)場對接一次成功。

(3)為了保證變壓器運行產(chǎn)生的環(huán)境溫度不引起72.5kV復(fù)合式組合電器誤操作，提高運行的安全可靠性。在這一點上合作雙方公司除了建議用戶采用風(fēng)冷形式的變壓器外，在整體布置上盡量讓變壓器產(chǎn)生的熱量遠離ZHW□－72.5Ⅰ復(fù)合式組合電器，另外在變壓器正上方散熱片兩側(cè)也是ZHW□－72.5I復(fù)合式組合電器下方各安裝一個溫度傳感器，當(dāng)傳感器溫度超過ZHW□－72.5I復(fù)合式組合電器裝置要求的最高環(huán)境溫度時，即啟動變壓器本體上配置的風(fēng)機系統(tǒng)，以降低ZHW□－72.5I復(fù)合式組合電器周圍的環(huán)境溫度。

(4)為了防止組合電器操作時對變壓器的影響，設(shè)計時組合電器通過波紋管和變壓器連接，其余部分和變壓器不接觸，這樣波紋管很大程度減少在組合電器在操作時對變壓器的影響。

(5)為了保證智能終端裝配放置在戶外，西開有限公司專門設(shè)計并制造了放置該組件的智能控制柜。

(6)為了確保合并單元的點對點和組網(wǎng)報文輸出抖動＜10μs滿足保護裝置的要求，西開公司獨立自主研發(fā)了mac控制器以太網(wǎng)解決方案，做到了抖動時間＜3.5μs。

另外在現(xiàn)場試驗方案、現(xiàn)場安裝等問題上也得到了電力公司的大力協(xié)助，比較圓滿的進行了解決。

9 性能特點

T－GIS組合電器與傳統(tǒng)的AIS變電站相比還有更多的優(yōu)點:

(1)T－GIS高壓設(shè)備占地面積小:它比AIS變電站節(jié)省80%的空間，因為AIS是靠空氣絕緣的，而TGIS高壓設(shè)備則是靠SF6氣體絕緣，而且用戶只需做一臺變壓器的安裝基礎(chǔ)就可以，72.5kV復(fù)合式組合電器直接安裝在變壓器的底架上，占地面積將大大減少。

(2)少維護:T－GIS高壓設(shè)備吸收了GIS成熟的技術(shù)，元件密封在SF6氣體中，不受外界環(huán)境影響，相對而言就節(jié)省了AIS需要定期維護的工作。

(3)T－GIS高壓設(shè)備耗能小:利用復(fù)合式組合電器技術(shù)建造的變電站與傳統(tǒng)的AIS變電站相比，能量損耗績效很小。

(4)復(fù)合式組合電器和變壓器的組合設(shè)計，便于引入了數(shù)字化模塊進行監(jiān)控和調(diào)試，實現(xiàn)普通輸變電站向數(shù)字化輸變電站的轉(zhuǎn)變，因此該類產(chǎn)品的研制成功不但可以節(jié)約電站建設(shè)成本，而且還可以大幅提高電站的科技含量。

(5)T－GIS高壓設(shè)備實現(xiàn)設(shè)備“體檢”由單項指標(biāo)向綜合診斷轉(zhuǎn)變，定期檢修向預(yù)防性狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變，提高設(shè)備使用效率，提升設(shè)備安全可靠水平，減少檢修維護工作量，節(jié)省運行成本，實現(xiàn)一次設(shè)備全壽命周期成本最優(yōu)。

敞開站模式與T－GIS模式的對比見表3。

表3

所以從T－GIS高壓設(shè)備這些優(yōu)點來看，它既吸收了GIS與AIS的成功運行經(jīng)驗，解決了AIS由于面積過大而在老站改造和新建變電站帶來的諸多問題，并且更能符合減少投資、節(jié)能降耗和環(huán)保要求并且加入了智能化元素。從國際、國內(nèi)的變電站的發(fā)展趨勢來看，利用T－GIS高壓設(shè)備對變電站的改造和建設(shè)是一個最佳的選擇。

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