關于取消GIS出線側隔離開關的探討

呂冬春 王召娣

（1.安徽華電工程咨詢設計有限公司 安徽合肥 230022 2.國網安徽省電力公司界首市供電公司 安徽界首 236500）

關于取消GIS出線側隔離開關的探討

呂冬春1王召娣2

（1.安徽華電工程咨詢設計有限公司 安徽合肥 230022 2.國網安徽省電力公司界首市供電公司 安徽界首 236500）

本文結合國家電網公司“兩型一化”精神，根據GIS設備的自身特點，結合運行和檢修要求，論證本站220kV、110kV GIS元件配置簡化的可行性。在滿足功能要求的前提下簡化220kV、110kV GIS元件配置，提出取消220kV、110kV線路、主變間隔出線側隔離開關的簡化方案。

取消；GIS；出線側隔離開關

“兩型一化”變電站建設是傳統設計和建設理念的一次變革，秉持節能環保、科學發展原則，應用全壽命周期管理理念和方法，內容涵蓋變電站規劃設計、建設管理、工程施工、運行維護等建設全過程。

1 現狀分析

隨著科學技術的發展，封閉式組合電器（GIS）設備在變電站建設中得到越來越廣泛的應用。GIS設備憑借著電氣元件的高度集成和精湛的制造工藝，實現了20年基本免維護。使得簡化GIS元件配置，達到簡化接線成為可能。

1.1 組合電器制造水平

斷路器的開斷能力和開斷次數大大提高，常規定時檢修的設備管理方法，已經被設備的狀態檢修理論代替。

對于老式的AIS隔離開關，使用壽命是使用年限決定的，每年操作幾次的設備要比幾年都不操作一次的設備更耐用。這是因為老式的AIS隔離開關一次部分使用壽命一般取決定于設備的電腐蝕、表面氧化和絕緣子的老化等因素，二次部分使用壽命取決于直流電機絕緣老化和傳動機構的操作連桿、拐臂、轉軸的腐蝕、生銹、氧化等因素。

對于GIS設備，由于一次設備全部密封于SF6絕緣氣體的氣室內，二次傳動機構的連桿、拐臂、轉軸也全部或大部分是封閉狀態，從而避免了外界環境影響而造成的腐蝕、生銹、氧化等問題。

1.2 組合電器接線型式及元件配置

220kV、110kV配電裝置采用戶內GIS組合電器方案，電氣主接線采用雙母線接線。局部接線元件配置如圖1。

從圖1中可以看出，雖然采用了GIS組合電器，但電氣主接線中的電氣元件配置和常規AIS設備時并無區別：出線、主變間隔采用1臺斷路器配置3組隔離開關；斷路器兩側、線路（主變）側均設置檢修接地隔離開關。這樣的配置固然對傳統的運行、維護、檢修習慣沒有改變，但是并沒有體現GIS設備的特點，可以進一步優化。

2 GIS元件配置簡化方案

2.1 國內外發展概況

目前在世界上很多國家的高壓組合電器產品，都在推廣使用更為簡化的接線方式：一臺斷路器配一組隔離開關，改變以往的固定模式（一臺斷路器的兩端各配一組隔離開關）。目前國內很多電力公司已經接受了這種概念，實踐已經證明這種接線能夠適應絕大多數應用范疇。

斷路器兩端裝設隔離開關的初衷是為敞開式（AIS）斷路器現場檢修提供必要的安全隔離，以保證在周圍設備帶電運行的環境下，斷路器的正常檢修維護。而從GIS組合電器的結構特點來看，即使斷路器兩端組合隔離開關都打開時，也不可能在現場解體檢修。可以說GIS的組合隔離開關是為外部設備（例如線路、主變等等）提供安全隔離的，對GIS內部也就是為調試斷路器提供安全隔離而已。一組斷路器配一組隔離開關的組合電器GIS能夠適應除母聯、母設之外的絕大多數應用范疇，其優點不僅在于能夠極大地降低成本，而且在安全運行操作方面，其斷路器母線側接地開關還可以通過斷路器作為快速接地開關，為外部設備提供接地保護，具有很大的推廣價值。在國內很多電力公司都有運行經驗，如江蘇省電力公司、北京電力公司、天津電力公司和上海電力公司等。

設備制造水平的提高為新的開關組合帶來了生命力。很多制造廠明確指出自己生產的斷路器在規定的運行環境下25年內沒必要解體維護或檢修。因此為開關檢修設計的斷路器兩側組合隔離開關失去了存在的必要性和實際價值。

圖1 2220kV、110kV GIS設備元件配置圖（局部）

2.2 簡化方案

220kV、110kVGIS元件配置簡化具體設想如下：

（1）對于線路間隔：取消線路側隔離開關。

（2）對于主變間隔：取消主變側隔離開關。

2.3 方案適應性分析

2.3.1 線路間隔

簡化方案見圖2。

圖2 出線間隔取消線路隔離開關

（1）線路參數測量

當出線為電纜時，要求GIS接地開關導電桿與外殼絕緣，可臨時解開接地連接線，利用線路接地開關導電桿關合到測量回路上進行測量。

（2）調度操作任務含義變更

一般調度規程中規定了電器設備的四種狀態，分別為：

①“運行狀態”的設備是指設備的閘刀、開關都在合上位置，將電源端至受電端的電路接通；所有的繼電保護及自動裝置均在投入位置（調度有要求的除外）；控制及操作回路正常。

②“熱備用狀態”的設備是指設備只有開關斷開，而閘刀仍在合上位置，其它同運行狀態。

③“冷備用狀態”的設備是指設備的開關閘刀都在斷開位置，取下線路壓變次級熔絲及母差保護、失靈保護壓板。

④“檢修狀態”的設備是指設備的所有開關、閘刀均斷開，掛上接地線或合上接地閘刀，掛好工作牌，裝好臨時遮欄，該設備即為“檢修狀態”。根據不同的設備分為“開關檢修”、“線路檢修”等。

a.“線路檢修”，是指線路的開關、母線及線路閘刀都在斷開位置，如有線路壓變者應將其閘刀拉開或取下高低壓熔絲。線路接地閘刀在合上位置（或裝設接地線），取下母差保護和失靈保護壓板。

b.“開關檢修”，是指開關兩側閘刀均拉開，開關操作回路熔絲取下，開關的母差CT脫離母差回路（先停用母差，母差流變回路拆開、并短路接地，測量母差不平衡電流在允許范圍，再投母差保護）。母差保護具備母差CT按母線閘刀位置自動切換的，應檢查切換情況，然后在開關兩側或一側合上接地閘刀（或裝設接地線）。

取消線路隔離開關，“開關檢修”就等于“線路檢修”，在調度指令含義和操作習慣上要進行更改和適應。

（3）工程啟動職責區分

送電線路的啟動試運行根據《110kV及以上送變電工程啟動及竣工驗收規程》（DL/T782-2001）6.4.1條要求：“系統調試完成后經連續帶電試運行時間不少于24h，并對線路以額定電壓沖擊合閘3次（如沖擊合閘在系統調試時已做，試運行不必重復進行），線路的啟動試運行宣告結束”。

由于沒有線路隔離開關，線路將直接沖擊至斷路器處，如果存在缺陷和異常情況，對于線路兩側屬于不同運行單位的情況，需要區分線路設備和變電設備職責。

（4）間隔元件聯鎖復雜性

由于取消線路側隔離開關，需重新配置電氣聯鎖邏輯及計算機監控系統內的監控閉鎖邏輯，綜合考慮主變各側接線狀況，相互聯鎖的元器件數量增加，新的聯鎖邏輯配置相對復雜，特別是接地地刀需在確保主變各側及線路側均無電的狀態方能接地，聯鎖邏輯偏長。

2.3.2 主變間隔

簡化方案見圖3。

圖3 主變間隔取消主變隔離開關

（1）調度操作任務含義變更

一般調度規程中規定的電器設備四種狀態，主變壓器檢修亦可分為“開關”或“主變”檢修，即在開關兩側或主變壓器各側合上接地閘刀（或掛上接地線）。

取消主變隔離開關，“開關檢修”就等于“主變檢修”，在調度指令含義和操作習慣上要進行更改和適應。

（2）間隔元件聯鎖復雜性

由于取消線路側隔離開關，需重新配置電氣聯鎖邏輯及計算機監控系統內的監控閉鎖邏輯，綜合考慮主變各側接線狀況，相互聯鎖的元器件數量增加，新的聯鎖邏輯配置相對復雜，特別是接地地刀需在確保主變各側及線路側均無電的狀態方能接地，聯鎖邏輯偏長。

3 效益分析

經咨詢國內幾大GIS生產廠家，220kV GIS 1組隔離開關的報價在14萬元左右，110kV GIS 1組隔離開關的報價在11萬元左右，這也就是說當220kV、110kV GIS采用簡化接線配置后每個出線間隔或者主變間隔將分別節省14、10萬元投資。在220kV變電站遠景220kV出線6回主變3組，本期220kV出線2回主變2組，遠景110kV出線12回主變3組，本期110kV出線8回主變2組。220kV變電站220kV、110kV GIS采用簡化接線配置方案后，較之原方案，本期工程可節約設備投資166萬元，遠景工程可節約設備投資291萬元。

4 結論

綜合上述，對GIS進行元件配置的簡化即能滿足系統運行的可靠性要求，又能提高運行操作的安全性。雖然由于元件配置的簡化對傳統的運行、維護、檢修習慣需要作出改變，但通過簡化元件配置，不但可以節約大建設和大檢修階段設備全壽命周期的投資，還可以滿足大運行階段對于智能化變電站無人值守的要求。因此，220kV、110kV GIS屋內配電裝置推薦采用簡化元件配置的方案，取消線路、主變間隔隔離開關。

通過簡化220kV、110kV GIS元件配置，本期工程可節約設備投資166萬元，遠景工程可節約設備投資291萬元。

[1]陳植，李勇.溫州電網110kV及以上隔離開關運維檢修管理新模式[J].浙江電力，2016（02）.

[2]朱啟媛，孔玉輝.戶外隔離開關的缺陷分析及改進方案[J].黑龍江科技信息，2013（19）.

TM564.1

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1004-7344（2016）10-0076-02

2016-3-20