GIS变电站灵活性扩建及电气试验方案的研究

沈文锐

摘要：气体绝缘开关设备（GIS）因其占地少、安装维护工作量小、维护周期长等优点，在我国得到了广泛应用。但由于自身独特的结构特点，GIS变电站也存在大范围的故障和停电，扩建需要全站配合或大规模停电。

关键词：GIS变电站;扩建;电气试验

一、关于地理信息系统扩展的建议

对于GIS的扩展要求，第一期设计时需要注意以下几点。

1）从提高设备可靠性和节约投资的角度出发，如果以后扩展区间不多，或者短期内会增加新的区间，建议在总体设计中一次性完成GIS站;如果一次总投资较大，或者短期内没有扩建计划，则扩建部分的母线和母线隔离开关应一次性完成，以避免未来扩建时对运行间隔造成较大影响。

2）部件的布置、气室的尺寸和母线结构应满足安装和扩展间隔期间最小运行和最短时间的要求。现在以常见的220 kV双母线接线形式为例。

双母线接线广泛应用于126～550 kV电压等级，比单母线更可靠。双总线中的工作总线和备用总线可以相互切换。如果有扩展区间，在设计时，注意以下几点。

1）对于126～363 kV间隔大于10的GIS，建议主母线分段。

2）对于126～363 kV GIS，如果扩展区间在中间位置，最好在一期将扩展区间的母线隔离开关投入备用。

已使用，但未连线供以后扩展。

3）对于126～550 kV GIS，如果扩展区间在末端位置，最好在主母线扩展端预留独立气室过渡接口。根据上述要求，扩建区间施工时停电时间短，频率低。采用双母线双分段，采用母联断路器接线。15间隔在中间位置，母线隔离开关已在一期对准，可缩短扩容时母线停电时间;8、9位于末端，留有独立接口进行扩展，采用可拆卸的导体结构，最后对接接口部件，减少停电时间和次数。

二、HGIS优势

在土地面积允许的情况下，HGIS可以优先考虑在非城市地区建设500千伏和220千伏地理信息系统站。HGIS是地理信息系统和人工智能之间的组合高压电器。采用GIS主设备，但不含总线。它是一种结合了开放式开关设备特点的混合式GIS产品。与人工智能和地理信息系统相比，HGIS具有以下优势。

1）常规变电站占地面积大，对变电站内地面平整度要求高;但HGIS变电站面积小，设备紧凑，数量少，能尽可能保持地形在布置设备的情况下，降低对环境的破坏程度。

2）在运行可靠性方面，HGIS继承了地理信息系统运行可靠性高、闪络故障率低、隔离开关启闭无困难、环境适应性和抗震能力强的特点。

3） HGIS在运行性能上具有与地理信息系统相似的可靠性和维护简便性，在经济上具有较高的技术经济指标。

4） GIS总线较长，没有气室分隔或气室之间距离较长。一旦漏气，可能会造成大规模停电，需要很长时间才能恢复供电。但HGIS采用外露式外部总线，便于日常维护，即使损坏也能在短时间内恢复。便于隔离故障部位进行维修，从而减小故障影响范围。

现阶段，110 kV GIS必须采用三相共箱结构，220 kV及以上GIS的断路器气室应是独立功能气室，宜采用三相分箱结构，断路器三相气室间不允许采用外部管道连通。 在500 kV和非城区220 kV GIS站，在土地面积允许的情况下应优先考虑采用HGIS。

HGIS是介于GIS和AIS之间的具有两者优点的组合式高压电器，是采用GIS主要设备并结合敞开式开关设备的特点而布置出的混合型GIS产品，与AIS、GIS相比，HGIS有着如下优点： .

常规变电站占地面积较大，变电站内地面平整度要求较高，而采用HGIS的变电站占地面积较小，设备紧凑、数量少，可在尽量保持地貌的情况下布置设备，降低了对环境的破坏程度;

在运行可靠性方面，HGIS继承了GIS的运行可靠性高、闪络故障率低的优势，而且不存在隔离开关拉合闸困难的缺点，环境适应能力及抗地震能力强，. HGIS在使用性能方面具有与GIS相近的可靠性和维护的简便性，在经济.上则具有更高的技术经济指标;GIS母线长且无气室分隔或气室间隔距离长，一旦漏气可能造成大面积停电，恢复供电时间长。而HGIS采用裸露的外母线，日常检修维护方便，即使发生损坏也可在短时间内恢复，较为方便的隔离故障部分进行检修，减小了故障影响范围。

三、优化电气测试方案

1）耐压方案的选择。根据相关了解，耐压试验是在国内新安装GIS后进行的，膨胀部分的耐压视情况而异，但耐压试验一般是在条件允许的情况下进行。

有些省市一般对扩建工程要求耐压，但在不允许全站停电的情况下，一般的解决办法是留一小段母线不安装，先耐压。无耐压母线有严格的安装工艺要求和彻底的清洁保证;在一些省市，为了避免扩容时出现耐压等问题，一般500 kV和220 kV GIS的所有间隔都是一次对中，110 kV GIS扩容时会受到耐压。对于膨胀部分，如果不能完全切断，它将不会受到电压电阻。仅全电压脉冲。

2）地理信息系统的母线电压互感器和母线避雷器应设置独立的隔离开关和接地刀闸，以便于测试和维护;架空进线线路避雷器和线路PT应考虑外部结构。它的优点是：

（1）节约成本。外置避雷器和PT的成本比内置避雷器便宜很多，可以安装在进线门框下，几乎不增加占地面积。从统计结果来看，外部设备的故障率不高，从生命周期成本的角度来安装为宜。测试维护方便。考虑到避雷器和PT的特点，在GIS耐压试验中必须先将避雷器和PT拆除，然后在耐压试验后进行电压老化安装。因此，线路避雷器和线路PT外置安装，无需频繁拆卸和充放气，省工省时，节约SF6气，避免环境污染。

3）独立气室的最大长度应充分考虑维护的快速性和方便性，客车每个独立气室的长度不得超过10 m，主要考虑抽真空的方便性。出现故障时，气体处理量较少，需要清洗的零件也较少。目前各厂家的标准是外壳一般小于7 m。

4） GIS总线较长，没有气室分隔或气室之间距离较長。一旦漏气，可能会造成大规模停电，需要很长时间才能恢复供电。但HGIS采用外露式外部总线，便于日常维护，即使损坏也能在短时间内恢复。便于隔离故障部位进行维修，从而减小故障影响范围。

由于GIS间隔大部分为分期建设，这就会造成对后期扩建间隔时需前期工程全部停电，对原有系统影响较大。为避免上述情况，提出如下建议。

对双母线双分段接线的GIS，建议一次上齐双分段断路器、隔离开关以及所有母线TV，扩建时仅停扩建一侧的双母线。

结语

从提高设备可靠性角度看，GIS间隔在总体设计时应 一-次全部上全;双母线接线的GIS，应- -次上齐所有母线隔离开关和接地隔离开关;双母线双分段接线的GIS，应一次上齐双分段断路器和隔离开关以及所有母线TV。在扩建和处理缺陷时必须根据气室分割图确定更换顺序和停电范围，综合考虑老练和耐压试验的时机，减少系统的停电范围、停电时间和停电次数。

参考文献

[1]郑泽鸿. GIS变电站几个应予注意的问题[J].技术与管理，2007，2.