维普资讯 http://www.cqvip.com 一一 中国高新技术企业 变电站中的１５１５电器设备 文／杨仕友 【摘要】 介绍了个ＧＩＳ设备的特点，接线方式，详细叙述了使ＧＩＳ设备的变电站布置要求，并对相应的工 作故障、安全方面作了叙述，最后选择ＡＢＢ经典产品进行介绍。 【关键词】ＧＩＳ 变电站 建设 ＥＬＫ一０４型 １ ＧＩＳ设备的优越性 六氟化硫封闭式组合电器．国际上称为“气体绝缘开关设备” ２ ＧＩＳ设备主接线的选择 ＧＩＳ设备主接线的选择应遵守变电站电气主接线的设计原 （Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）简称ＧＩＳ，它将一座变电站中除变压器以外 则——可靠性、灵活性及经济性。根据ＧＩＳ设备具有故障少、检修 的～次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互 周期长、运行可靠性高的特点，其主接线可以简化。例如１１０ ｋＶ和 感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计分别装在 ２２０ｋＶ配电装置一般可以不用旁路母线，但ＧＩＳ设备发生故障时，其 各自密封间中集中组装在一个整体外壳中充以六氟化硫气体作为 停电范围比常规设备大。当ＧＩＳ设备局部发生故障后，检修故障元 绝缘介质。 件时，必须把故障气室的ＳＦ６气体全部抽出来．而ＧＩＳ设备导电触头 自２０世纪６Ｏ年代末问世以来．ＧＩＳ迅速发展，在输变电系统 之间的距离是按充有一定压力的ＳＦ６气体设计的，距离比空气绝缘 中占据着重要的地位。随着ＧＩＳ设备使用的增多，设计者更需要在 时小的多，因此该气室的母线必须停电才能进行检修。这就要求变 设计中充分考虑施工、运行、维护的方便，进一步优化和改进设计。 电站运行维护和检修人员对ＧＩＳ的工作原理和结构比较熟悉．否则 以下列举的为ＧＩＳ设备共有的优点： 极易发生误操作或人为内部短路事故。为此，ＧＩｓ设备的主接线不能 １，小型化。因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧 过分简单，１１０ ｋＶ母线和２２０ ｋＶ母线都应采用分段的接线方式，避 介质，缩小了设备间的安全距离，从而大大的减少了开关场的占地 免局部故障造成母线全停，扩大故障范围。 面积。一般２２０ ｋＶ ＧＩＳ设备的占地面积为常规设备的３７％：１１Ｏ ｋＶ 目前大型枢纽变电站１１０ ｋＶ，２２０ ｋＶ的ＧＩＳ设备多数采用单母 ＧＩＳ设备占地面积为常规设备的４６％左右．符合我国节约用地的基 线分段或双母线分段的接线方式。母线是指供电系统多回路公用线 本国策，减少了征地、拆迁、赔偿等昂贵的前期费用。 路，是进出电的汇流导体，通常是铜排导体把各路进出线开关柜连 ２．由于ＧＩＳ设备的元件是全封闭式的，因此不受污染、盐雾、潮 接成一排。单母线指任何进出线都汇流到一个母线上。单母线分段 湿等环境的影响。和传统的敞开式设备有着根本上的不同，减少了 接线方式就是双电源分别进线在１—２段上，通过母联开关联络 双 设备事故的可能性．特别适合工业污染和气候恶劣以及高海拔地 母线指任何进出线可以分别汇流到两个母线上．供电方式比单母线 区。ＧＩＳ设备的导电部分外壳屏蔽，接地良好，导电体产生的辐射、电 复杂，灵活的多。单母线分段接线具有简单、经济、方便的特点，适用 场干扰、断路器开断的噪音均被外壳屏蔽了．而且ＧＩＳ设备被牢固 于１１０ ｋＶ馈线为４回的变电站；双母线分段接线可以轮流检修母 地安装在基础预埋件上，产品重心低，强度高，具有优良的耐震性 线，调度灵活，扩建方便，便于试验，适用于１１０ ｋＶ，２２０ｋＶ馈线在６ 能，尤其适合在城市中心或居民区使用。与常规设备相比，ＧＩＳ更容 回以上的变电站。 易满足城市环保的要求 ３变电站ＧＩＳ设计及运行中应注意的问题 ３．１室内布置 ３．ＳＦ６气体作为绝缘介质，气体本身不燃烧，防火性能好，而且 具有优异的绝缘性能和灭弧性能，运行安全可靠，维护工作量少，检 修周期长，适合于变电站无人值班，达到减人增效的目的。 室内布置时．由于ＧＩＳ设备与高压电缆的交流耐压试验的标准 值不同，现场耐压试验需要装设临时ＳＦ６空气套管．必须注意带电 ４安装周期短。ＧＩＳ已向三相共简化、复合化和智能化方向发 体与墙壁之间的安全距离，同时还要考虑移动式ＳＦ６气体回收装置 展，由于实现小型化，可在工厂内进行整机装配和试验合格后，以单 的宽度及转弯半径，检修和搬运ＧＩＳ组件所需要的宽度。ＧＩＳ室的高 元或间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期，又能提高可 度必须考虑设备运输、安装、大修和试验的可能性，检修时应可以整 靠性。现场安装的工作量比常规设备减少了８Ｏ％左右。 体起吊断路器及其他组件，并注意现场耐压试验时带电体与房顶的 ５维护方便，检修周期长。因其结构布局合理，灭弧系统先进， 安全距离。户外布置ＧＩＳ时，通道的宽度和通道上架空跳线的高度 大大提高了产品的使用寿命，因此检修周期长，维修工作量小，而且 应考虑开进汽车起吊等作业，一般距ＧＩＳ外缘不得小于３．５ ｍ。 由于小型化，离地面低，因此日常维护方便。ＧＩｓ全封闭外壳带来 下面举一个室内布置的具体的例子： 在１１０ｋＶ屋内配电装置室中的布置，考虑到１１０ｋＶ电缆转弯半 ｆ］：转９１页１ 了维护方便，体积小和不容易受外界干扰和破坏，同时全封闭外壳 产生的问题就是维修不方便 —８９～ 维普资讯 http://www.cqvip.com ¨ 一中国高新技术企业 Ｓｅｓｓｉｏｎ ＬＸＸｌＸ）（Ｄ．Ｅｓｔｅｖｅ，Ｊ．－Ｍ．Ｒａｉｍｏｎｄ，Ｊ．Ｄａｌｉｂａｒｄ Ｅｄｓ），ＩＳＢＮ ０－４４４— １ １７９０２（２ＯＯ４）． ５１７２８－６，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ（２ＯＯ４）． 【６］Ｇ．Ｓ．Ａｇａｒｗａｌ ａｎｄ ｗ．Ｈａｒｓｈａｗａｒｄｈａｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ ５０，Ｒ４４６５，（１９９４）． ［４］Ｙａｎｇ Ｙｕ，Ｓｉｙｕａｎ Ｈａｒｔ，Ｘｉ Ｃｈｕ，Ｓｈｉｈ—Ｉ Ｃｈｕ，ａｎｄ Ｚｈｅｎ Ｗａｎｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９６， 【７］Ａ．Ｊｏｓｈｉ ａｎｄ Ｓ．Ｖ．Ｌａｗａｎｄｅ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ ４８，２２７６（１９９３）． ８８９（２ｏｏ２）；Ｉｌ’ｉｃｈｅｖ，Ｎ．Ｏｕｋｈａｎｓｋｉ，Ａ．Ｉｚｍａｌｋｏｖ，Ｔｈ．Ｗａｇｎｅｒ，Ｍ．Ｇｒａｊｅａｒ，Ｈ．一 【８］Ｉ．Ｉ．Ｒａｂｉ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．５１，６５２（１９３７）． Ｇ．Ｍｅｙｅｒ，Ａ．Ｙｕ．Ｓｍｉｍｏｖ，Ａｌｅｃ Ｍａａｓ￥ｅｎ ｖａｎ ｄｅｎ Ｂｒｉｎｋ，Ｍ．Ｈ．Ｓ．Ａｍｉｎ，ａｎｄ 【９］Ｔ．Ｒ．Ｇｅｎｔｉｌｅ，Ｂ．Ｊ．Ｈｕｇｈ ｙ’Ｄ．Ｋｌｅｐｐｎｅｒ，ａｎｄ Ｔ．Ｗ＿Ｄｕｃａｓ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ Ａ．Ｍ．Ｚａｇｏｓｋｉｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．９１，０９７９０６（２００３）；Ｉ．Ｃｈｉｏｒｅｓｃｕ，Ｙ．Ｎａｋａｍｕ－ ４０，５１０３（１９８９）． ｍ，Ｃ．Ｊ． Ｍ．Ｈａｒｍａｎｓ，ａｎｄ Ｊ．Ｅ．Ｍｏｏｉｊ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２９９，１ ８６９（２ＯＯ３）． 【５］Ｃｈｕｉ－Ｐｉｎｇ Ｙａｎｇ，Ｓｈｉｈ－Ｉ Ｃｈｕ，ａｎｄ Ｓｉｙｕａｎ Ｈａｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．９２， （作者单位系安阳师范学院实验中心） ｆ上接８９页） 各个模块法兰的规格全部相同可以随意组合，标准化的模块简 径大，单位长度质量大，施工牵引力大等因素，留一个独立空间作为 化了设备的设计，便于灵活配置、安装，缩短了施工的周期。其主要 电缆层，以使电缆出线方便。ＧＩＳ每个间隔的标准间距为１２００ｍｍ， 模块如下。 １ｌＯｋＶ电缆出线要求在楼板上开孔的宽度不小于７００ｍｍ，土建设计 （１）断路器。为单断ＶＩ，自能灭弧式，开断能力强，断路器操作能 时应该把粱的宽度限制在５００ｍｍ之内，并躲开电缆开孔的位置。当 量小。断路器操动机构选用ＨＭＢ一１型弹簧储能液压操动机构，体积 就地控制柜紧邻母线布置时，间隔纵向长度为４６００ｒａｍ，在考虑合理 小．可靠性高。可以整体拆卸，便于更换和检修。断路器可靠、运行时 的工作空间和检修距离后．宜保证墙面之间的净距大于９０００ｍｍ。这 间长，断路器的免维护操作次数为：开断额定电流１００００次；开断 样，便于运行操作，同时在安装检修时，较大的设备如ＳＦ６气体收集 ３１．５ｋＡ短路电流３０次；开断４０ｋＡ短路电流２０次。 装置、高压试验装置等，均可以灵活的移动和布置。 ３．２ＧＩＳ室的通风 ｆ２１隔离／接地组合开关。是同时具有隔离开关及接地开关功能的 组合开关，有３个工作位置：隔离开关接通位置，断开位置．接地开 ＳＦ６气体是一种惰性化学气体，虽然本身无毒，但大量吸人却 关接通位置。隔离／接地组合开关每相有一个可以旋转的刀形触头及 使人因缺氧而窒息。由于ＳＦ６比空气重５倍。当ＳＦ６断路器严重泄 ２个静触头：隔离开关静触头和接地开关静触头。带位置指示的电动 漏时，大量ＳＦ６气体将充人配电室、电缆沟或地面，并从低于高逐渐 操动机构通过斜齿轮及绝缘轴驱动刀形触头旋转来选择工作位置。 堆集，将低凹空间内的空气“挤走”。此时如果有人进入配电室和电 由于只能位于３个工作位置之中的１个，从根本上防止了同一位置 缆沟内工作，将吸人大量的ＳＦ６气体，停留时间过长就会因缺氧而 带电关合接地开关的误操作。 死亡。在有人长期工作的环境中，ＳＦ６的气体的允许浓度，美国卫生 （３）快速接地开关。操动机构为电动储能弹簧操动机构。它可以 标准建议为：ＧＩＳ室里的ＳＦ６气体的体积分数≤１０００ ｍＬ／ｍ ，空气中 安装在线路的出线侧作为线路侧接地开关，也可以安装在母线上作 的含氧量不得低于１８％，所以在ＧＩＳ室内必须装设通风设备，其通 为母线接地开关。 风量为ＧＩＳ室空间体积的３～５倍。一方面考虑正常情况下运行人员 （４）电流互感器及电压互感器。独立式的电流互感器与断路器引 进入ＧＩＳ室前对室内进行换气．另一方面在ＧＩＳ外壳发生爆裂后应 出的法兰连接，最多可以安装４组线圈，可以满足测量及保护的需 能可靠排出ＳＦ６气体。根据发热通风的要求，室内通风通常将出风口 要。由于回路实际工作电流往往远小于２５００Ａ．而电流互感器的标准 布置于室内的上部，但由于ＳＦ６气体的比重约为空气的５倍，ＳＦ６气 变比为２５ｏ０／５Ａ，在实际应用中，应注意变比和准确度等技术参数要 体沉积于电缆沟或接近地板的底层空间，所以通风设备的出风口应 根据保护配置和回路实际工作电流经过核算后选择，在订货时提出 考虑设在ＧＩＳ室的下部，以便迅速可靠地排出外逸的ＳＦ６气体。用气 要求。电压互感器是感应式，为独立的插入式模块．可以取下更换为 装置可用肥皂液检漏。ＳＦ６无腐蚀性，可以使用不锈钢、铜、铝等通用 专用的试验接头，进行相关的检测和高压试验。 材料。发生火灾时可用水和砂土灭火。泄漏的气体，可导人苛性钠和 消石灰的混合溶液中处理，或者把泄漏的气瓶放人通风橱内。在有 ４结束语 随着城市的发展，更适应都市使用的ＧＩＳ设备在变电站的应用 断地加以总结，才能使ＧＩＳ设备更加的完善，发挥更大的作用。 ＳＦ６气体大量外漏的场所，应开窗通风或用排风设备将ＳＦ６气体排 会越加广泛，因此，从设计、性能、安装、运行维护、检修等各方面不 出。只有当ＳＦ６气体在室内稀薄到一定程度后，才允许人员进入。 在ＧＩＳ电器设备领域，ＡＢＢ公司、西门子公司、阿尔斯通公司、 三菱公司、伊林公司为领军企业，以上且也均在６０年代末研究开发 各自的ＧＩｓ产品。下面我们来看一下ＡＢＢ公司的经典产品：ＥＬＫ一０４ 型１ｌＯｋＶ ＧＩＳ是ＡＢＢ公司最成功的产品之一。该型号的产品自１９８０ 年投放市场以来，已有超过３２００个断路器间隔在全世界运行，其中 中国就有２６０多个，占国内进口市场的近５０％。 ＥＬＫ一０４型ＧＩＳ的主要技术参数如下：额定电压为１４５ｋＶ，额定 参考文献 电流２５００Ａ，额定短路开断电流４０ｋＡ，额定短时耐受电流４０ｋＡ（３ｓ）， 【１］．罗学琛．ＳＦ６气体绝缘全封闭组合电器（ＧＩＳ）［Ｍ］．北京：ｑ－国电力 额定峰值耐受电流ｌＯＯｋＡ ＥＬＫ一０４型ＧＩＳ的结构和技术特点 ＥＬＫ一０４型ＧＩＳ为三相共筒的结构型式 出版社．１９９９． 【２］．仲伟涛，张健，申强．高压ＳＦ ６封闭组合电器（ＧＩＳ）的发展及故障 诊断Ｕ］黑龙江电力，２００３，（０６） 母线、断路器、隔离／接地组合开关、快速接地开关、电流互感 【３］．ＳＦ＿６全封闭组合电器的漏气分析与处理Ｕ］．湖北电力，２００３， 器、电压互感器等均为三相都封闭在同一个筒形的容器中。布置紧 （Ｏ４） 凑，节省材料。 （作者单位系云南怒江电网有限公司） 一９１—