126KVGIS組合電器裝置在張雙樓煤礦的應用

摘 要：概述了GIS組合電器（六氟化硫氣體絕緣全封閉組合電器）在張雙樓煤礦110kV變電配電裝置中的應用情況，對GIS組合電器的采用必要性、結構組成、主要優(yōu)點、安裝等進行了詳細的分析。隨著煤礦電力系統(tǒng)的發(fā)展以及礦井對供電系統(tǒng)運行可靠性、安全性的要求的不斷提高，GIS電器裝置會更廣泛地運用于電力系統(tǒng)及工礦企業(yè)的發(fā)電廠和變電站中。

關鍵詞：GIS；SF6氣體；張雙樓煤礦；110kV變電站

1 引言

張雙樓煤礦是一座年產煤225萬噸的現(xiàn)代化礦井，是徐州礦務集團的主力礦井之一。張雙樓煤礦原35kv變電站，兩趟35kv電源線路來自上級110kv變電所，線徑LGJ-120/35kv，變壓器容量20000kvA。

近年來，隨著張雙樓礦產能的不斷提升、洗煤廠改擴建項目、井上下地熱、降溫工程的實施投運，張雙樓礦用電負荷不斷增加。張雙樓煤礦的主供電系統(tǒng)暴露出以下問題：（1）電源線路截流量和電壓降已不能滿足需要。（2）礦井主變壓器容量滿載，有時出現(xiàn)過載現(xiàn)象。

根據(jù)張雙樓煤礦當時的供電現(xiàn)狀及未來幾年礦井用電負荷變化趨勢，徐礦集團多次組織專家分析、討論張雙樓煤礦地面供電系統(tǒng)改造方案，最終決定將礦內35/6kv變電所升壓改建為110/35/6kv變電所。在對110kv設備選型時，徐礦集團張雙樓煤礦結合減少場地面積、降低建設投資、減少運行維護費用，并從今后徐礦集團電力建設的發(fā)展著手，借鑒國內外多年來的實踐經驗，并將GIS電器裝置與常規(guī)AIS設備的多方比較，確定與常州西電帕威爾電氣有限公司合作，在張雙樓煤礦應用126kvGIS電器裝置。

2 GIS結構及主要部件

GIS組合電器是將一座變電所中的電氣元件除變壓器外，斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線和套管絕緣氣體大小取決于內部滅弧性能和絕緣性能的要求。GIS內部元件只有組合在容器內并充以規(guī)定密度的絕緣氣體時才能運行，不能拆開單獨使用。GIS內部元件，有單獨占有一個氣室的，有的幾個元件聯(lián)在一起占有一個氣室。八大部件全部封閉在充有壓力高于大氣壓的絕緣氣體的金屬壓力封閉容器內的成套裝置。

3 GIS電器裝置的性能優(yōu)點

3.1 占地面積少

一般GIS設備占地面積為常規(guī)設備的46%左右。

3.2 環(huán)境影響小

GIS設備的元件均是全部封閉在各氣室內的，因此不受污染、潮濕等環(huán)境的影響。另外GIS設備的導電部分外殼屏蔽，接地良好，導電體產生的輻射、電場干擾、斷路器開斷的噪音均被外殼屏蔽了，而且GIS設備被牢固地安裝在基礎預埋件上，產品重心低，強度高。

3.3 安全性能可靠性高

所有帶電部分全部密封于惰性氣體SF6中，不受外部環(huán)境影響，發(fā)生故障率小。

3.4 安裝工作量小，施工工期短

GIS設備的各個元件采用積木式結構，組裝在一個運輸單元中，運到施工現(xiàn)場就位固定。現(xiàn)場安裝的工作量比常規(guī)設備減少了80%左右。

3.5 維護工作量非常小，屬免維護產品。

4 張雙樓礦GIS裝置系統(tǒng)圖及結構組成特點

4.1 系統(tǒng)圖

4.2 結構組成

張雙樓礦110kvGIS裝置共有7個間隔，包括兩回進線，兩回變壓器出線，一回110kv聯(lián)絡，兩回電壓互感器。每個間隔又分別由斷路器、母線、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器和避雷器等組成，中心部件是斷路器。

4.3 裝置特點

4.3.1 斷路器為每相一個斷口，滅弧室為自能式和壓氣式相結合的滅弧原理，斷路器采用一臺彈簧機構操作，三相連動。

4.3.2 隔離開關選用的是三工位隔離開關。三工位隔離開關是隔離開關和接地開關集成一體的開關元件，三相共箱結構，配用一臺電動操動機構，能可靠實現(xiàn)隔離和接地的機械閉鎖。

4.3.3 母線筒為三相共同的結構，導電母線由環(huán)氧樹脂繞注件支撐在鋼板焊接的外殼上。

4.3.4 SF6氣體密度檢測裝置。每個氣室內充有額定密度的SF6氣體，其密度由帶壓力表的SF6密度繼電器監(jiān)測，壓力表帶溫度補償，當?shù)陀趫缶瘔毫r發(fā)出補氣報警信號，當?shù)陀陂]鎖壓力時閉鎖斷路器的操作。

5 GIS安裝注意事項

GIS成套設備從出廠運輸?shù)剿碗娡哆\，現(xiàn)場的安裝是一道至關重要的工序。從張雙樓礦GIS裝置現(xiàn)場安裝過程來看，需要注意以下事項：

5.1 人員組成

參與GIS裝置安裝調試的人員，應具備GIS裝置安裝的實際操作經驗和理論知識，人員分工要明確，工序安排要合理。

5.2 要充分保證現(xiàn)場及設備的清潔度

這是總裝和現(xiàn)場安裝最首要的任務，應在土建完工、潔凈、無風沙雨雪、濕度小于80%條件下進行。本工程安裝時安排1名專職人員負責GIS室內清潔工作，施工現(xiàn)場反復用水清潔地面，48h后開始安裝，工作人員戴頭套、鞋套，吸塵器定時吸塵。

5.3 密封性是關鍵

這是GIS長期安全可靠運行的關鍵，SF6氣體泄露會造成GIS設備致命故障，密封性檢查貫穿于整個制造安裝過程，要從嚴要求。

5.4 真空度

這是控制SF6含水量的重要保證措施，能減少SF6氣體本身和罐內絕緣體、密封體等所含水分。

5.5 GIS室的通風

有關標準規(guī)定：GIS室里的SF6氣體的體積分數(shù)≤1000mL/m3，空氣中的含氧量不得低于18%，所以在GIS室內必須裝設通風設備，其通風量為GIS室空間體積的3～5倍。一方面考慮正常情況下運行人員進入GIS室前對室內進行換氣，另一方面在GIS外殼發(fā)生爆裂后應能可靠排出SF6氣體。根據(jù)發(fā)熱通風的要求，室內通風通常將出風口布置于室內的上部，但由于SF6氣體的比重約為空氣的5倍，SF6氣體沉積于電纜溝或接近地板的底層空間，所以通風設備的出風口應考慮設在GIS室的下部，以便迅速可靠地排出外逸的SF6氣體。

6 檢測與試驗

GIS電器裝置在設備安裝完成后，必須進行嚴格的檢查與試驗，確認安裝正確、可靠后才能投運。檢驗項目有：外觀檢查；接線檢查；絕緣電阻測定；分合閘操作試驗；主回路電阻測定；SF6氣體泄漏試驗；SF6密度繼電器檢測；SF6氣體含水量測量；聯(lián)鎖試驗；TA、TV試驗；主回路工頻耐壓試驗；控制回路工頻耐壓試驗；最終檢查。其試驗檢測數(shù)值必須達到規(guī)范要求和出廠說明書要求，否則，視為不合格。

7 結束語

徐礦集團張雙樓煤礦在經過充分論證的基礎上，率先在徐礦集團采用了先進的126kvGIS電器裝置，不但提高了變電所的安全可靠性，而且滿足了技術經濟指標。該裝置經安裝、調試、驗收，于2012年7月17日一次送電投運成功。運行近一年來，運行狀況平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象，徐礦集團張雙樓礦對126kvGIS電器裝置十分滿意。今年隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展以及系統(tǒng)對運行可靠性要求的不斷提高，GIS電器裝置以其較低投資和更高的安全可靠性，一定會更廣泛地運用于電力系統(tǒng)及工礦企業(yè)的發(fā)電廠和變電站中。

作者簡介：程穩(wěn)（1977，2-），女，江蘇豐縣人，2007年畢業(yè)于徐州師范大學電氣自動化專業(yè)，現(xiàn)任徐州礦務集團張雙樓煤礦機電科首席電氣工程師。

華虎（1979，5-），男，江蘇沛縣人，2009年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學機電工程專業(yè)，現(xiàn)任徐州礦務集團安監(jiān)部工程師。