关于传统HGIS及GIS设备二次监控回路存在的问题及思考

徐毅

（国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北京 100038）

关于传统HGIS及GIS设备二次监控回路存在的问题及思考

徐毅

（国网冀北电力有限公司经济技术研究院，北京 100038）

分析了由于大量使用在高压、超高压、特高压输电系统中HGIS、GIS设备的高度集约化，给交流量采集、监视、控制等二次回路和运维工作带来诸多不利影响,提出了关于传统变电站HGIS、GIS设备二次回路主要优化思路，统一逻辑设计，统一接线标准，尽可能减少由于不标准或多样化而产生故障隐患，提高变电站安全稳定运行水平。

二次回路；输电系统；六氟化硫封闭式组合电器

随着我国电网建设的快速发展，高压输电网网架结构的不断增强，电力基础建设和土地资源稀缺化的矛盾日益显现。六氟化硫封闭式组合电器HGIS、GIS设备正逐步取代传统高压设备开放式布置模式，大量使用于高压、超高压、特高压输电网络中。HGIS、GIS设备将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等有机地组合成一个整体，占地面积小，节省了大量建设用地；同时设备的充气密封，一次设备维护方便、检修周期长，减少了设备检修维护工作量，更有利于设备的状态检修。但是设备的高度集约化，给交流量采集、监视、控制等二次回路的设计、安装、调试、运行、维护等方面带来诸多不利影响。

1 设备现状及存在问题

1.1 设备现状

HGIS、GIS设备将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等设备高度集成，控制采集量众多，按实现功能划分，二次回路接线大致分为以下几类。

a)交流量采集：电流互感器、电压互感器二次交流量。

b)开关量采集：断路器、隔离开关、接地开关，分合闸位置。

c)信号量采集：如各回路电源监视、各装置SF6气体压力监视、电机动作状态监视、开关机构压力监视等。

d)控制量传输：断路器、隔离开关、接地开关。

e)间隔就地实现功能，如断路器非全相保护、隔离开关电气闭锁、弹簧储能及机构储能、带电闭锁、在线监测、加热驱潮、照明等回路。

f)对动力电源的监视和控制，开关、主刀、地刀的电气闭锁以及母线间的相互电气闭锁等。

g)箱内同时还布置了诸多的操作用继电器，如防跳跃继电器、非全相继电器、压力闭锁继电器、电气闭锁继电器等，如图1所示。

图1 GIS汇控箱内部结构和接线图

1.2 存在问题

a)由以上统计可看出，组合电器二次回路繁杂，直流操作电源、交流动力电源、光缆、开关机构压力控制、就地远方操作控制、各种位置接点、机构加热控制、电流互感器的所有线缆、电压互感器的所有线缆、刀闸的控制、刀闸机构箱的加热驱潮、非全相保护跳闸单元等各回路的线缆交叉互叠，回路二次接线量很大，而且受汇控箱体积的限制，内部空间狭小，在设备运行中出现的二次回路故障，不易处理。

b）现在继电保护、远方控制、就地位置量采集等，在继电保护小室已经基本上实现了光纤化，二次接线量很小，而就地的汇控箱集合了原有常规设备的端子箱、开关机构箱、电流互感器箱、电压互感器箱，还起着模拟量、信号量、控制量等转换为光纤量的作用，同时汇集了单元间隔的就地操作、回路压力闭锁、操作继电器、电气闭锁、交直流电源联络和分配等作用。

c） 汇控箱集合的回路多，原理零散而复杂，造成汇控箱二次接线量很大。汇控箱内的线缆正确性地校对，在设备到达现场后调试人员只能采取传统的校线方法和基本的二次回路传动调试来完成，很难做到全部拆开接头进行线缆的核对，稍有疏忽就有可能造成误接线，只能依赖于厂家配线的精确性。

d）目前继电保护设备回路误接线情况已经很少发生，但在实际运行中，由于GIS或HGIS汇控箱的缆线错误造成继电保护或自动装置及其他设备误动等仍有发生。而且发生故障后很难快速查找到故障点，一般是需要停下电来进行故障查找和处理，严重影响了设备的运行可靠性。

e）摆在面前的问题是，如何减少汇控箱内的线缆，如何保证线缆的正确性，以及如何能够快速查找到故障点。首先是线缆越少正确性就越容易保证，其次是先分散后集合的方式更容易保证线缆的正确性。

由于组合电器的紧凑型设计，电缆通道狭窄，交流电缆、直流电缆、交流动力电缆和交直流端子排混杂布置排列，在电缆、端子排、继电器等绝缘损坏时极易造成交直流电源相混，酿成大的事故。

2 改进建议

针对HGIS、GIS组合电器二次回路存在诸多的问题，可以借鉴传统继电保护及二次线规范和智能化变电站设计成熟技术，对HGIS、GIS组合电器传统电缆接线二次回路进行优化和规范。

a） GIS和HGIS生产厂家的技术重点和难点是放在如何提高一次设备的产品质量和技术含量的，二次设备的制造是辅助和配套设备，在二次方面技术力量相对比较弱。鉴于这种情况，多个生产厂家可以联合制订出一套GIS、HGIS二次规范，统一原理、统一接线、统一端子排、统一继电器配置、统一汇控箱设备布置。这样既有利于厂家的生产和产品质量，又有利于设备投运后的运行维护，同时可以形成一套标准的生产线。

b） 加快大运行和运维一体化管理进程，运维检修人员大范围宽角度地来对变电站进行维护和管理。同样GIS和HGIS组合电器的汇控箱同样可以按照这种思维来统一管理配置，将汇控箱内的分立式继电器、电气闭锁逻辑、就地操作回路汇集于光纤转换箱内。这样可以大量减少汇控箱内二次线的数量，同时进一步加大了光纤的集合度，也有益于保护柜操作继电器和汇控箱继电器之间的时间配合。

c） 现在运行的GIS、HGIS设备汇控箱到主刀、地刀、密度继电器等各个设备元件都是使用电缆或二次线相连接的。连接接口有的是使用端子排直接连接的、有的是使用A型插头或n型插头连接的，形式多样，没有一个统一的规范加以约束，焊接工艺和手法、使用的材料和标准都不尽一致。在行业范围内应该进行标准的统一，这样既有利于厂家的流水线化生产，又有利于现场的运行维护和缺陷处理。

d）规范汇控箱到各个单元的二次线或电缆的连接和走线方式，提高施工工艺和缆线绝缘水平。智能化变电站的投运大量减少了电缆和二次线，对于变电站直流系统的绝缘水平大幅度提高，凸显出GIS和HGIS连接电缆和二次线工艺水平和绝缘水平。为了提高直流系统的供电可靠性，汇控箱及相关各个元器件的连接缆线需要有一个统一的工艺规范和要求，确保在这个环节直流系统可靠运行。

e）不断提高汇控箱、开关机构箱、刀闸控制箱等元件的高度集合化水平。可以充分应用发电厂DCS的成熟技术，对组合电器的开关机构箱、刀闸控制箱等元器件的控制和信号传输进行光纤化集合，在汇控箱统一集合，进一步提高组合电器的集约化水平。这里的难点问题是各个箱体的保温、防潮、防灰，对于组合电器而言解决起来相对更容易一些。

f） 对于组合电器汇控箱进行定置化配置管理：对于汇控箱内的各个控制继电器、光纤转换箱、各种保险、避雷器、控制小开关等，各个型号的组合电器进行统一规范，定置化管理，需要各个组合电器厂家共同商讨进行约束和规范。

g）统一汇控箱各元器件的编号、缆线的编号规则和缆线的帮扎工艺，一方面便于缆线的校对和运行维护，另一方面更有利于生产厂家的流水线作业[1,2]。

3 结语

综上所述，传统变电站HGIS、GIS设备二次回路优化，主要是统一逻辑设计，统一接线标准，尽可能减少由于不标准或多样化而产生故障隐患，提高电站安全稳定运行水平。

参考资料：

[1] 冯军.智能变电站原理及测试技术 [M].北京：中国电力出版社,2011.

[2] 丁书文.变电站综合自动化原理及应用 [M].北京：中国电力出版社，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年毕业于美国威奇塔州立大学电气工程专业，博士，工程师，主要研究方向为系统优化运行。