徐毅

（國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，北京 100038）

關(guān)于傳統(tǒng)HGIS及GIS設備二次監(jiān)控回路存在的問題及思考

徐毅

（國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，北京 100038）

分析了由于大量使用在高壓、超高壓、特高壓輸電系統(tǒng)中HGIS、GIS設備的高度集約化，給交流量采集、監(jiān)視、控制等二次回路和運維工作帶來諸多不利影響,提出了關(guān)于傳統(tǒng)變電站HGIS、GIS設備二次回路主要優(yōu)化思路，統(tǒng)一邏輯設計，統(tǒng)一接線標準，盡可能減少由于不標準或多樣化而產(chǎn)生故障隱患，提高變電站安全穩(wěn)定運行水平。

二次回路；輸電系統(tǒng)；六氟化硫封閉式組合電器

隨著我國電網(wǎng)建設的快速發(fā)展，高壓輸電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷增強，電力基礎建設和土地資源稀缺化的矛盾日益顯現(xiàn)。六氟化硫封閉式組合電器HGIS、GIS設備正逐步取代傳統(tǒng)高壓設備開放式布置模式，大量使用于高壓、超高壓、特高壓輸電網(wǎng)絡中。HGIS、GIS設備將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等有機地組合成一個整體，占地面積小，節(jié)省了大量建設用地；同時設備的充氣密封，一次設備維護方便、檢修周期長，減少了設備檢修維護工作量，更有利于設備的狀態(tài)檢修。但是設備的高度集約化，給交流量采集、監(jiān)視、控制等二次回路的設計、安裝、調(diào)試、運行、維護等方面帶來諸多不利影響。

1 設備現(xiàn)狀及存在問題

1.1 設備現(xiàn)狀

HGIS、GIS設備將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等設備高度集成，控制采集量眾多，按實現(xiàn)功能劃分，二次回路接線大致分為以下幾類。

a)交流量采集：電流互感器、電壓互感器二次交流量。

b)開關(guān)量采集：斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)，分合閘位置。

c)信號量采集：如各回路電源監(jiān)視、各裝置SF6氣體壓力監(jiān)視、電機動作狀態(tài)監(jiān)視、開關(guān)機構(gòu)壓力監(jiān)視等。

d)控制量傳輸：斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)。

e)間隔就地實現(xiàn)功能，如斷路器非全相保護、隔離開關(guān)電氣閉鎖、彈簧儲能及機構(gòu)儲能、帶電閉鎖、在線監(jiān)測、加熱驅(qū)潮、照明等回路。

f)對動力電源的監(jiān)視和控制，開關(guān)、主刀、地刀的電氣閉鎖以及母線間的相互電氣閉鎖等。

g)箱內(nèi)同時還布置了諸多的操作用繼電器，如防跳躍繼電器、非全相繼電器、壓力閉鎖繼電器、電氣閉鎖繼電器等，如圖1所示。

圖1 GIS匯控箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)和接線圖

1.2 存在問題

a)由以上統(tǒng)計可看出，組合電器二次回路繁雜，直流操作電源、交流動力電源、光纜、開關(guān)機構(gòu)壓力控制、就地遠方操作控制、各種位置接點、機構(gòu)加熱控制、電流互感器的所有線纜、電壓互感器的所有線纜、刀閘的控制、刀閘機構(gòu)箱的加熱驅(qū)潮、非全相保護跳閘單元等各回路的線纜交叉互疊，回路二次接線量很大，而且受匯控箱體積的限制，內(nèi)部空間狹小，在設備運行中出現(xiàn)的二次回路故障，不易處理。

b）現(xiàn)在繼電保護、遠方控制、就地位置量采集等，在繼電保護小室已經(jīng)基本上實現(xiàn)了光纖化，二次接線量很小，而就地的匯控箱集合了原有常規(guī)設備的端子箱、開關(guān)機構(gòu)箱、電流互感器箱、電壓互感器箱，還起著模擬量、信號量、控制量等轉(zhuǎn)換為光纖量的作用，同時匯集了單元間隔的就地操作、回路壓力閉鎖、操作繼電器、電氣閉鎖、交直流電源聯(lián)絡和分配等作用。

c） 匯控箱集合的回路多，原理零散而復雜，造成匯控箱二次接線量很大。匯控箱內(nèi)的線纜正確性地校對，在設備到達現(xiàn)場后調(diào)試人員只能采取傳統(tǒng)的校線方法和基本的二次回路傳動調(diào)試來完成，很難做到全部拆開接頭進行線纜的核對，稍有疏忽就有可能造成誤接線，只能依賴于廠家配線的精確性。

d）目前繼電保護設備回路誤接線情況已經(jīng)很少發(fā)生，但在實際運行中，由于GIS或HGIS匯控箱的纜線錯誤造成繼電保護或自動裝置及其他設備誤動等仍有發(fā)生。而且發(fā)生故障后很難快速查找到故障點，一般是需要停下電來進行故障查找和處理，嚴重影響了設備的運行可靠性。

e）擺在面前的問題是，如何減少匯控箱內(nèi)的線纜，如何保證線纜的正確性，以及如何能夠快速查找到故障點。首先是線纜越少正確性就越容易保證，其次是先分散后集合的方式更容易保證線纜的正確性。

由于組合電器的緊湊型設計，電纜通道狹窄，交流電纜、直流電纜、交流動力電纜和交直流端子排混雜布置排列，在電纜、端子排、繼電器等絕緣損壞時極易造成交直流電源相混，釀成大的事故。

2 改進建議

針對HGIS、GIS組合電器二次回路存在諸多的問題，可以借鑒傳統(tǒng)繼電保護及二次線規(guī)范和智能化變電站設計成熟技術(shù)，對HGIS、GIS組合電器傳統(tǒng)電纜接線二次回路進行優(yōu)化和規(guī)范。

a） GIS和HGIS生產(chǎn)廠家的技術(shù)重點和難點是放在如何提高一次設備的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)含量的，二次設備的制造是輔助和配套設備，在二次方面技術(shù)力量相對比較弱。鑒于這種情況，多個生產(chǎn)廠家可以聯(lián)合制訂出一套GIS、HGIS二次規(guī)范，統(tǒng)一原理、統(tǒng)一接線、統(tǒng)一端子排、統(tǒng)一繼電器配置、統(tǒng)一匯控箱設備布置。這樣既有利于廠家的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，又有利于設備投運后的運行維護，同時可以形成一套標準的生產(chǎn)線。

b） 加快大運行和運維一體化管理進程，運維檢修人員大范圍寬角度地來對變電站進行維護和管理。同樣GIS和HGIS組合電器的匯控箱同樣可以按照這種思維來統(tǒng)一管理配置，將匯控箱內(nèi)的分立式繼電器、電氣閉鎖邏輯、就地操作回路匯集于光纖轉(zhuǎn)換箱內(nèi)。這樣可以大量減少匯控箱內(nèi)二次線的數(shù)量，同時進一步加大了光纖的集合度，也有益于保護柜操作繼電器和匯控箱繼電器之間的時間配合。

c） 現(xiàn)在運行的GIS、HGIS設備匯控箱到主刀、地刀、密度繼電器等各個設備元件都是使用電纜或二次線相連接的。連接接口有的是使用端子排直接連接的、有的是使用A型插頭或n型插頭連接的，形式多樣，沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范加以約束，焊接工藝和手法、使用的材料和標準都不盡一致。在行業(yè)范圍內(nèi)應該進行標準的統(tǒng)一，這樣既有利于廠家的流水線化生產(chǎn)，又有利于現(xiàn)場的運行維護和缺陷處理。

d）規(guī)范匯控箱到各個單元的二次線或電纜的連接和走線方式，提高施工工藝和纜線絕緣水平。智能化變電站的投運大量減少了電纜和二次線，對于變電站直流系統(tǒng)的絕緣水平大幅度提高，凸顯出GIS和HGIS連接電纜和二次線工藝水平和絕緣水平。為了提高直流系統(tǒng)的供電可靠性，匯控箱及相關(guān)各個元器件的連接纜線需要有一個統(tǒng)一的工藝規(guī)范和要求，確保在這個環(huán)節(jié)直流系統(tǒng)可靠運行。

e）不斷提高匯控箱、開關(guān)機構(gòu)箱、刀閘控制箱等元件的高度集合化水平?？梢猿浞謶冒l(fā)電廠DCS的成熟技術(shù)，對組合電器的開關(guān)機構(gòu)箱、刀閘控制箱等元器件的控制和信號傳輸進行光纖化集合，在匯控箱統(tǒng)一集合，進一步提高組合電器的集約化水平。這里的難點問題是各個箱體的保溫、防潮、防灰，對于組合電器而言解決起來相對更容易一些。

f） 對于組合電器匯控箱進行定置化配置管理：對于匯控箱內(nèi)的各個控制繼電器、光纖轉(zhuǎn)換箱、各種保險、避雷器、控制小開關(guān)等，各個型號的組合電器進行統(tǒng)一規(guī)范，定置化管理，需要各個組合電器廠家共同商討進行約束和規(guī)范。

g）統(tǒng)一匯控箱各元器件的編號、纜線的編號規(guī)則和纜線的幫扎工藝，一方面便于纜線的校對和運行維護，另一方面更有利于生產(chǎn)廠家的流水線作業(yè)[1,2]。

3 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)變電站HGIS、GIS設備二次回路優(yōu)化，主要是統(tǒng)一邏輯設計，統(tǒng)一接線標準，盡可能減少由于不標準或多樣化而產(chǎn)生故障隱患，提高電站安全穩(wěn)定運行水平。

參考資料：

[1] 馮軍.智能變電站原理及測試技術(shù) [M].北京：中國電力出版社,2011.

[2] 丁書文.變電站綜合自動化原理及應用 [M].北京：中國電力出版社，2002.

Current Problem s and Mediation on Secondary Monitoring Circuit of Conventional HGIS and GISEquipment

XU Yi

（State Grid Jibei Electric Econom ic Research Institute,Beijing 100038,China)

Since large quantity of HGISand GISequipmentare used in HV,EHV and UHV transmission systems,itbrings lots of adverseeffectson secondary circuitandmaintenance,including AC sampling,monitoring and control.In this paper,optimization schemes for HGISand GISequipment in conventional substations are put forward,such as unified logic design and wiring standard,so as to avoid faultscaused by disunity asmuch aspossibleand ensure the stableand safeoperation of the substations.

secondary circuit;transmission lines;SF6GIS

TM595

B

1671-0320（2016）05-0020-03

2016-07-14，

2016-07-20

徐 毅（1983），男，山西太原人，2014年畢業(yè)于美國威奇塔州立大學電氣工程專業(yè)，博士，工程師，主要研究方向為系統(tǒng)優(yōu)化運行。