李孝尊，何平

（1安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，安徽合肥 230022；2安徽送變電工程公司，安徽合肥 230022）

經(jīng)驗(yàn)交流

HGIS在新一代智能變電站中的應(yīng)用

李孝尊1，何平2

（1安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，安徽合肥 230022；2安徽送變電工程公司，安徽合肥 230022）

HGIS設(shè)備由于其模塊化設(shè)計(jì)、緊湊化布局和裝備式安裝等特點(diǎn)，符合國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于新一代智能變電站關(guān)于設(shè)備的相關(guān)要求，特別是對(duì)于土地資源緊張的地區(qū)，通過(guò)不同的配電裝置型式和合理布局方式，優(yōu)化變電站總平面布置，提高變電站總體智能化水平，進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于智能電網(wǎng)的建設(shè)。

HGIS；智能化變電站；智能電網(wǎng)；模塊化

1 前言

為突破當(dāng)前智能變電站發(fā)展的“瓶頸”，支撐智能電網(wǎng)的建設(shè)，國(guó)網(wǎng)公司提出建設(shè)新一代智能變電站。新一代智能變電站以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”為建設(shè)目標(biāo)，遵循“功能集約、信息集成、設(shè)備智能、設(shè)計(jì)優(yōu)化”為建設(shè)原則，為建設(shè)具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對(duì)變電站的發(fā)展提出了更高要求。HGIS是一種介于GIS和AIS之間的高壓開關(guān)設(shè)備，系統(tǒng)解決集成優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)備制造和模塊化建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)以上發(fā)展目標(biāo)。

2 HGIS性能分析

HGIS的結(jié)構(gòu)與GIS基本相同，但它不包括母線設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是母線不裝于SF6氣室，是外露的，因而接線清晰、簡(jiǎn)潔、緊湊，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)為：

1）可靠性高。由于HGIS設(shè)備大量采用SF6氣體絕緣技術(shù)，主要元件均組合在封閉的殼體內(nèi)，具備GIS的運(yùn)行可靠性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、耐地震能力強(qiáng)等的特點(diǎn)，并且HGIS的主要元件采用與GIS相同的元件，成熟可靠。

2）模塊化設(shè)計(jì)。HGIS設(shè)備的斷路器、隔離開關(guān)等布置在不同氣室內(nèi)，并采用盆式絕緣子隔斷氣室，防止雜質(zhì)相互侵蝕，外置組件拆換不影響相鄰氣室，且可任意改變隔離/接地開關(guān)的配置結(jié)構(gòu)，便于拆換維修。

3）配送式安裝。HGIS的一次部分是在工廠的凈化車間完成的，二次部分是通過(guò)航空插頭連接的，整體設(shè)備在工廠內(nèi)進(jìn)行調(diào)試和出廠試驗(yàn)完成后，設(shè)備整塊運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，不需要凈化處理和抽真空等工藝過(guò)程，安裝現(xiàn)場(chǎng)只需要簡(jiǎn)單的整體組裝和固定。實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的一次、二次集成化設(shè)計(jì)，以及變電站設(shè)備間隔層和過(guò)程層的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的智能化和高度整合。

4）HGIS重量輕，動(dòng)載荷較小，相對(duì)GIS而言，HGIS對(duì)地基承載能力的要求低很多。

5）外置式CT更安全可靠。GIS普遍采用內(nèi)置式氣體密封CT，鐵芯和二次繞組十分貼近一次導(dǎo)體，這樣的結(jié)構(gòu)不僅提高了對(duì)二次繞組的絕緣要求，而且在一次導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱甚至是故障發(fā)熱的條件下，CT二次繞組絕緣將加速老化乃至燒毀。HGIS采用外置式穿心CT，CT金屬外殼套在主設(shè)備金屬筒體上，大大降低了電流互感器的絕緣要求和因一次導(dǎo)體過(guò)熱而燒毀二次繞組的危險(xiǎn)性。電流互感器的更換也十分簡(jiǎn)單［1］。

6）維護(hù)簡(jiǎn)便。斷路器和隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)以及CT、匯控柜都可以進(jìn)行整體更換，一次設(shè)備可分氣室更換。處理方式為更換元件，一般不進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的元件的拆裝。解決了戶外高壓隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)的瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過(guò)熱、銹蝕等問(wèn)題，大大減少了對(duì)地絕緣套管和支柱數(shù)，降低了絕緣支柱因污染造成對(duì)地閃絡(luò)的概率，有助于提高運(yùn)行的可靠性［2］。

7）符合環(huán)保及智能化的發(fā)展要求。由于其體積減少，使用的鋁材和SF6氣體大大降低，是同樣電壓等級(jí)GIS的1/5，這樣有利于環(huán)保和節(jié)約資源，且HGIS可實(shí)現(xiàn)一二次整合、一體化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化。

8）經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越。HGIS具有高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),在使用性能方面具有與GIS相近的可靠性和維護(hù)的簡(jiǎn)便性，在經(jīng)濟(jì)上可使用戶受益［3］。

9）節(jié)省占地。由于HGIS內(nèi)各電氣元件組合,采用SF6氣體作為絕緣媒介，明顯縮短了各設(shè)備間連接線距離。通過(guò)一體化設(shè)計(jì)后，設(shè)備尺寸大為減少，減少了占地面積，相比常規(guī)AIS方案,節(jié)省占地面積40%～60%［4］。

3 HGIS與AIS、GIS性能比較

目前國(guó)網(wǎng)公司的變電站電氣設(shè)備可分為空氣絕緣的敞開式開關(guān)設(shè)備（AIS）、氣體絕緣封閉式組合電器（GIS）和HGIS。

1）在變電站建設(shè)過(guò)程中AIS設(shè)備廠家分散、安裝調(diào)試繁雜、集成性差，施工工期長(zhǎng)，占地面積大等因素，越來(lái)越跟不上國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于新一代智能電網(wǎng)建設(shè)的需求。

2）GIS設(shè)備由于封閉母線的存在，需要在變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行密封，除潮，抽真空，充氣，機(jī)構(gòu)的組裝調(diào)試等諸多的工作，其產(chǎn)品質(zhì)量受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的嚴(yán)重影響。

GIS設(shè)備由于設(shè)計(jì)理念方面的原因，無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障模塊的快速更換，一旦其中一個(gè)間隔出現(xiàn)故障，則多臺(tái)相臨設(shè)備必須同時(shí)停電退出運(yùn)行，這會(huì)直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，并帶來(lái)一定負(fù)面社會(huì)效應(yīng)。另外GIS設(shè)備綜合價(jià)格也遠(yuǎn)高于HGIS產(chǎn)品。

3）國(guó)家電網(wǎng)公司組織的2014年第二次輸變電工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽過(guò)程中，多家設(shè)計(jì)單位均采用了HGIS設(shè)備，并取得了很好的成績(jī)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)競(jìng)賽可以看出，通過(guò)HGIS設(shè)備與管型母線、GIB母線等不同種類母線的結(jié)合，根據(jù)線路出線方向和地形地貌的要求，可采用不同的配電裝置型式和布置方式，不僅能優(yōu)化接線型式和平面布置，還能節(jié)省變電站占地面積，節(jié)約投資。

HGIS設(shè)備具有模塊化設(shè)計(jì)、緊湊化布局、裝備式安裝等特點(diǎn)，技術(shù)性能上明顯高于AIS，在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于GIS，能夠根據(jù)地形地貌采用不同的配電裝置型式，符合國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于新一代智能變電站的要求，其在今后的新一代智能戶外變電站中定能具有廣泛的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，智能變電站作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)之一，是電網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)點(diǎn)、管控點(diǎn)和支撐點(diǎn)，其發(fā)展建設(shè)的水平將直接影響到我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的總體高度。

模塊化設(shè)計(jì)的HGIS設(shè)備通過(guò)一次設(shè)備與保護(hù)測(cè)控裝置、傳感器和智能組件的一體化設(shè)計(jì)和一體化供貨，實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能高度整合和一體化調(diào)試，優(yōu)化變電站接線和平面布置，提高變電站整體設(shè)計(jì)水平，進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于新一代智能變電站的發(fā)展，并逐步在今后的戶外變電站建設(shè)中成為主流高壓電器產(chǎn)品。

［1］陳潔，童能高.高壓配電裝置的新秀—HGIS［J］.廣東科技，2009（22）：115-116.

［2］龐春，侯國(guó)柱，葛惠珠.HGIS在220 kV變電站中的選型應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011（5）：87-90.

［3］包紅旗，郗曉光.HGIS組合電器的技術(shù)特點(diǎn)［J］.天津電力技術(shù)，2006（2）：40-42.

［4］包紅旗，劉靜.HGIS組合電器技術(shù)的應(yīng)用［J］.吉林電力，2005（6）：11-12，33.

表1 不等邊角鋼寬展系數(shù)

K2為平軋蝶式孔，K1為斜配成品孔，K2～K1的軋機(jī)有一個(gè)從平軋到斜軋的過(guò)程，需要將蝶式的腿部轉(zhuǎn)換為直線式，變形較劇烈。保證K2軋件的頂角在進(jìn)入K1軋輥時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)頂角對(duì)頂角接觸，而不是K2軋機(jī)的頂角撞到K1軋輥的孔型側(cè)壁，從而保證頂角充滿度，以及軋制和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。在導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計(jì)方面，突破常規(guī)思路，對(duì)K1的進(jìn)口托板進(jìn)行了適應(yīng)性設(shè)計(jì)，抬高長(zhǎng)邊［2］。

圖2 K11～K1孔型

4 結(jié)語(yǔ)

用150 mm×150 mm方坯，橫列式軋機(jī)生產(chǎn)12.5/8不等邊角鋼，其工藝設(shè)計(jì)思路、各道次參數(shù)的設(shè)定合理，產(chǎn)品一次試軋成功，綜合成材率99.3%。

參考文獻(xiàn):

［1］趙松筠，唐文林.型鋼孔型設(shè)計(jì)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

［2］白光潤(rùn).型鋼孔型設(shè)計(jì)［M］.沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，1994.

TM56

B

1004-4620（2015）01-0077-02

2014-12-30

李孝尊，男，1983年生，2008年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)電機(jī)與電器專業(yè)，碩士?，F(xiàn)為安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司工程師，專職項(xiàng)目經(jīng)理，從事輸變電工程的設(shè)計(jì)和研究工作。