摘 要：文章總結(jié)探討了500 kV HGIS變電站的現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，在系統(tǒng)介紹HGIS設(shè)備發(fā)展史的基礎(chǔ)上，采用技術(shù)對(duì)比分析，從現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試、調(diào)試驗(yàn)收等方面說(shuō)明了在安裝調(diào)試工程中，該設(shè)備在安全性、工期和運(yùn)行維護(hù)方面的優(yōu)勢(shì)。文章以某500 kV變電站為例，探討了HGIS變電站現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試的技術(shù)環(huán)節(jié)及預(yù)防隱患措施。

關(guān)鍵詞：HGIS；變電站；安裝調(diào)試

中圖分類號(hào)：TM452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）33-0003-02

復(fù)合型開關(guān)的發(fā)展歷程是：空氣絕緣開關(guān)→斷路器→斷路器+隔離/接地開關(guān)→斷路器+隔離/接地開關(guān)+母線。1960年代，GIS技術(shù)在電氣設(shè)備中就得到了良好的應(yīng)用大大提升了設(shè)備的可靠型。同時(shí)，技術(shù)的應(yīng)用，使得設(shè)備體積減少，占地面積也隨之減少。在西方國(guó)家，GIS技術(shù)僅在某些等級(jí)變電站中得以應(yīng)用，不過(guò)由于GIS造價(jià)高，其應(yīng)用范圍受到限制。眾所周知，日本為多地震國(guó)家，所以日本選用罐式斷路器技術(shù)，該技術(shù)性能良好，在此基礎(chǔ)上，在20世紀(jì)90年代中期研究開發(fā)出550 kV單斷口斷路器，如圖1所示。

由于GIS母線造價(jià)昂貴，且如果后期使用中出現(xiàn)故障，極難修復(fù)，遠(yuǎn)期擴(kuò)建也不便，因此550 kV罐式單斷口斷路器為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用了GIS技術(shù)與敞開式母線優(yōu)點(diǎn)的HGIS被研發(fā)出來(lái)。HGIS主要包括快速地刀、刀閘、開關(guān)，以及TA等一次設(shè)備、二次控制設(shè)備，還有SF氣體系統(tǒng)、測(cè)量與監(jiān)視裝置。而國(guó)內(nèi)外的研究認(rèn)為，采用GIS比AIS設(shè)備的運(yùn)行更為可靠，僅在維修費(fèi)用方面就降低了許多。由于HGIS采用的是3CB結(jié)構(gòu)，因此能夠使典型的500 kV半斷路器接線變電站每串變電站的占地面積減少50%，為傳統(tǒng)設(shè)備占地面積的40%，在土地資源日漸緊張的今天，該設(shè)備的優(yōu)勢(shì)更加凸顯。

采用單斷口斷路器后，在節(jié)省分壓電容的同時(shí)，還能夠使其它部件數(shù)量大幅縮減，而且部件的性能相比之前更加可靠，與雙斷口斷路器相比較而言，其運(yùn)行的安全性和可靠性就有了很大的提高，維護(hù)工作量也大幅降低。

由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噴管、斷路器觸點(diǎn)的維護(hù)，無(wú)需拆卸，省去了登高的麻煩，同時(shí)還能檢查與維護(hù)斷路器的操作結(jié)構(gòu)。

1 設(shè)備構(gòu)成情況的探討

本文主要討論的是500 kV HGIS設(shè)備，這種設(shè)備屬于先進(jìn)水平單斷口斷路器，操作結(jié)構(gòu)屬于新型OM型液壓操作結(jié)構(gòu)。由于該種設(shè)備的漿油路系統(tǒng)得以優(yōu)化、簡(jiǎn)化，因此能夠快速消除液體中氣泡，提升了操作系統(tǒng)性能。

同時(shí)，由于該系統(tǒng)使用了防慢分簧片，所以在運(yùn)行過(guò)程中能夠防止液壓機(jī)構(gòu)失壓條件下的斷路器自動(dòng)分閘。自動(dòng)分閘、合閘操作，均采用的是液壓動(dòng)力，避免了彈簧機(jī)械疲勞狀況的發(fā)生。

500 kV HGIS一次設(shè)備全封閉采用單相方式，位于具有良好導(dǎo)電性鋁制金屬、可靠的接地外科內(nèi)，并同時(shí)充入一定壓力的SF6氣體作為導(dǎo)電體對(duì)地的主絕緣。其中，SF6系統(tǒng)分為兩部分，一部分為監(jiān)控裝置，一部分為SF6氣隔單元。而SF6氣隔單元中的每一個(gè)間隔均采用氣密盆式絕緣子，將其分為數(shù)個(gè)相互獨(dú)立的氣室，但是各個(gè)相互獨(dú)立的氣室，在電路上是相互連通的，但在氣路上卻是相互隔離的。而系統(tǒng)的監(jiān)控裝置可監(jiān)控SF6氣體狀態(tài)，系統(tǒng)的構(gòu)成方式是：不完整串-2 CB，完整串-2 CB+1 CB，如圖2（a）、（b）所示。

在變電站中應(yīng)用HGIS技術(shù)，優(yōu)化組合了套管結(jié)構(gòu)。本文所討論的主要是套管中的中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)與本體一樣，絕緣介質(zhì)與刀閘氣室相通。在變電站中應(yīng)用該技術(shù)可消除火災(zāi)隱患，設(shè)備也不會(huì)出現(xiàn)老化的情況，該技術(shù)的這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)使得絕緣維護(hù)的工作量大幅降低。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)HGIS刀閘、開關(guān)并沒(méi)有完全封裝于殼體中，這兩部分連接需通過(guò)伸縮節(jié)。在這種情況下，整體機(jī)機(jī)械強(qiáng)度比金屬殼體強(qiáng)度低，性能也因此降低。550 kV HGIS設(shè)備中，SF6系統(tǒng)可按照氣隔單元進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并且是在各自的監(jiān)控裝置內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，與LCP電氣信號(hào)相連。其中，在每一個(gè)氣隔單元中均存在一套元件，即帶壓力表溫度補(bǔ)償氣體開關(guān)、氣體填充口等，以及慢瀉孔、自封接頭和SF6配管，上述部件可組成系統(tǒng)運(yùn)行。

2 HGIS變電站安裝作業(yè)

在變電站建設(shè)中，使用HGIS設(shè)備能大幅縮短工期。對(duì)于500 kV變電站的安裝作業(yè)來(lái)說(shuō)，完整的整串周期為40 d，但應(yīng)用HGIS設(shè)備，可將周期縮短在24 d內(nèi)。

HGIS設(shè)備的安裝調(diào)試流程為：準(zhǔn)備→基礎(chǔ)檢查、劃中心線→開箱、暫時(shí)就位→對(duì)接作業(yè)→安裝套管→更換吸附劑、檢查遺留物件→抽真空、充SF6氣體→安裝匯控柜→敷設(shè)電纜、接線→現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)→安裝驗(yàn)收→消缺→運(yùn)行。

HGIS的驗(yàn)收?qǐng)龅匾灿袊?yán)格的要求，應(yīng)將其基礎(chǔ)高差控制在3 mm以內(nèi)，同時(shí)嚴(yán)格檢查間距、設(shè)備中心線和對(duì)接本體等。其中，HGIS安裝難點(diǎn)就是對(duì)接，應(yīng)首先明確對(duì)接的流程，對(duì)接流程如下：

首先，根據(jù)中心線將單個(gè)CB單元本體安放就位，并檢查是否水平，確保其為水平位。

其次，將基礎(chǔ)支腳焊接牢固，與另外一個(gè)CB單元進(jìn)行對(duì)接。依次完成其他單元的對(duì)接。一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)安裝條件比較有限，所以在對(duì)接過(guò)程中，必須使用手動(dòng)葫蘆、吊車，并在被牽拉單元基礎(chǔ)面上，涂上一層黃油，主要是進(jìn)行潤(rùn)滑。在對(duì)接過(guò)程中，使用起吊機(jī)、牽拉葫蘆，嚴(yán)格控制起吊的速度、方向。對(duì)接完成后，用法蘭連接，緊固螺栓，將第2個(gè)CB本體支腳暫時(shí)焊牢。對(duì)接前，檢查接口尺寸是否合適，并徹底清理本體、法蘭與絕緣子間的灰塵。

對(duì)接完成后，在起吊時(shí)，應(yīng)防止對(duì)套管接線端子板橫向施加作用力，嚴(yán)格控制縱向受力，不然可能損傷套管。而對(duì)于對(duì)接法蘭，應(yīng)用丙酮或者酒精擦拭干凈，而絕緣子表明用清潔紙蘸酒精擦拭。干燥劑放入本體內(nèi)干燥劑籠后2 h后密封，不能重復(fù)使用干燥劑。

在抽真空時(shí)，對(duì)于主回路，不能夠施加電壓，同時(shí)還必須采取可靠地措施，確保ES合上、套管端子排接地的可靠性。抽真空管路連接正確，用帶電磁閥真空泵，防止喲與突然斷電，出現(xiàn)真空泵內(nèi)油或水銀倒吸入設(shè)備中的情況。在氣壓降到133 Pa時(shí)，在半小時(shí)內(nèi)完成本體水分的抽取作業(yè)。

3 HGIS設(shè)備交接試驗(yàn)、驗(yàn)收作業(yè)的探討

HGIS設(shè)備交接試驗(yàn)，必須嚴(yán)格按照遵照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。在交接試驗(yàn)過(guò)程中，可直接采用廠家提供的數(shù)據(jù)。在檢查外觀過(guò)程中，應(yīng)密切注意套管端子排方向的正確性、氣室壓力的是否正常、本體支腳焊接是否正常、套管及本體表面是否光滑、連接處額螺栓力矩值是否正常等。而現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的要求為：

檢查控制回路，按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行能連接，同時(shí)檢查匯控柜及操作箱；測(cè)試主回路電阻，誤差控制在±20%以下；測(cè)試SF6氣體泄漏，并用檢漏儀檢查連接部位，采用塑料膜包裹接頭處；測(cè)試報(bào)警回路，主要是SF6氣體的壓力值，CB低壓報(bào)警值為0.55 MPa，低氣壓閉鎖同樣為0.50 MPa，切斷油泵打壓開關(guān)，檢查報(bào)警值的正確型；測(cè)試絕緣電阻，在耐壓試驗(yàn)前后，分別測(cè)試單元電阻值是否超過(guò)1 000 MΩ，并控制、輔助二次回路，電阻值超過(guò)2 MΩ；測(cè)試電氣、液壓輔助系統(tǒng)，匯控柜就地、遠(yuǎn)程操作；SF6氣體微水測(cè)試，主要是氣體的純度，一般情況下，根據(jù)生產(chǎn)廠家的氣體測(cè)試報(bào)告進(jìn)行測(cè)試，純度應(yīng)超過(guò)97%；測(cè)試工頻耐壓，在額定SF6氣壓下，主回路與地間的加電壓為592 kV，持續(xù)時(shí)間為60 s。

如現(xiàn)場(chǎng)安裝試驗(yàn)單位無(wú)法開展輔助回路工頻電壓試驗(yàn)，可用測(cè)試絕緣代替工頻電壓試驗(yàn)；測(cè)試操作性能在額定電壓條件下，電動(dòng)分合各進(jìn)行5次，手動(dòng)分合2次，兩個(gè)跳閘線圈是否均動(dòng)作；測(cè)試分合閘線圈電阻，分閘下全5.7 Ω±5%，溫度為20 ℃，合閘線圈60 Ω±5%，溫度為20℃，其中，分閘線圈最低動(dòng)作電壓>33 V；測(cè)試時(shí)間，合閘時(shí)間控制在70～87 ms，三相不一致時(shí)間≤4 ms。

一個(gè)完整串采用HGIS設(shè)備的戶外橫向尺寸，與傳統(tǒng)設(shè)備相同，而縱向尺寸可減少166 m，壓縮比例在50%以上。因?yàn)镠GIS為積木式布置，可標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)，而主設(shè)備無(wú)支架，而僅有基礎(chǔ)，因此施工簡(jiǎn)單，安裝量小，周期較短。在惡劣天氣條件下，一個(gè)完整串的安裝調(diào)試<24 d，傳統(tǒng)設(shè)備需35 d。在運(yùn)行中，刀閘事故率大于開關(guān)事故率，采用HGIS后，運(yùn)行安全性得以提高。而在價(jià)格方面，HGIS與常規(guī)設(shè)備的價(jià)格比為2.3？誜1，而500 kV電壓等級(jí)為1.8？誜1。因此，在經(jīng)濟(jì)性方面，HGIS設(shè)備也具有一定的優(yōu)勢(shì)，可減少投資。但由于TA設(shè)備均集成到HGIS中，因此，要求現(xiàn)場(chǎng)檢查開關(guān)、母線保護(hù)死區(qū)等，防止出現(xiàn)較大的安全事故。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本文的分析可看出，HGIS設(shè)備具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，安裝周期短、性能可靠及維護(hù)量小。因此，與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，在產(chǎn)品與投資上均具有較大優(yōu)勢(shì)。但由于500 kV變電站正朝著無(wú)人值守方向發(fā)展，對(duì)電力設(shè)備的性能提出了更高要求。在電網(wǎng)建設(shè)日漸緊張的背景下，變電站的建設(shè)應(yīng)用HGIS設(shè)備能實(shí)現(xiàn)變電站的集成化和緊湊化，減少后期的維護(hù)工作量，為500 kV變電站的集控化夯實(shí)基礎(chǔ)。

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