TGIS在66kV變電站中的應用

李偉

上海思源高壓開關有限公司 上海 201108

為了滿足變電站自動化系統(tǒng)的需要，本項目將實現(xiàn)一次開關設備的智能化、合并單元電子式電流互感器的數(shù)字輸出、一次性操作設備的在線狀態(tài)監(jiān)測、智能操作等功能。該項目的研究與開發(fā)將為66kv 系統(tǒng)數(shù)字化變電站的開發(fā)提供探索與發(fā)展方向。TGIS組合電氣設備的使用對于電力系統(tǒng)的安全可靠運行、設備集成、電氣設備的靈活性、占用土地資源、縮短工程建設周期、節(jié)約投資和建設成本以及在變電站更好地實施“兩型一型”具有重要意義[1]。

1 TGIS特點

TGIS組合結合了斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器和接地開關等開閉式開關設備的優(yōu)點，突出了設備的模塊化，與GIS 組合設備相比，大大節(jié)省了場地面積，省去了封閉母線，大大節(jié)省了變電站的投資成本，因為 TGIS組合減少了上述設備之間的連接線路，減少了故障點。

TGIS是將高壓電器與主變壓器高壓套管穿過油氣套管相結合的一種高壓電氣設備，它不僅可以減少變電站的面積，降低建設成本，縮短變電站的建設周期，而且可以降低變電站的故障率。

1.1 集成化程度高

在TGIS復合電器的設置中，會將原有的HGIS 復合電器完全排除，然后通過各種材料設計其與變壓器展開連接，所以會在變壓器的頂部安裝TGIS復合電器，除此之外，還會安裝HGIS 復合電器，其主要是通過將變壓器油氣外殼與其本身的高壓外殼相連接，進一步實現(xiàn)對于設備模塊化設計的目標。并且在這一階段里只需要在此區(qū)域內建設并安樁民用的變壓器相關設備基地就可以。相比較敞開式設備，TGIS復合電器在一定基礎上減少了主變高壓側配電裝置設備，主要體現(xiàn)在，減少了4套門式框架和8套門式框架，與 HGIS 和開放式設備布置相比，TGIS組合電氣設備可節(jié)省變電站面積，大大提高設備的集成度[2]。

1.2 安全可靠性高

開放式設備和裸露導線受環(huán)境和氣候影響較大，容易造成瓷絕緣子斷裂、運行故障、導電回路過熱、腐蝕等機電故障，TGIS復合電器采用全絕緣、全密封設計，無裸露導線，受環(huán)境和氣候影響較小，可減少上述故障。介于HGIS 組合電器通過油氣管套后，其與主變壓器之間的直接連接電氣便是TGIS，可以有效省去HGIS組合電器與主變壓器之間的復雜環(huán)節(jié)，并且可以有效的規(guī)避其中可能出現(xiàn)的故障點，進一步提升變電站運行的安全性與合理性。

1.3 靈活性高

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)化快速化發(fā)展的局面。遺留下來的老舊變電站已經(jīng)無法為現(xiàn)有的需求提供能源，因此大部分的變電站運行中需要增加擴容量，但是限制于老式變電站的建設面積以及工作量、建設周期等，均會對后期的擴容工作帶來一定的困難。基于 TGIS的應用基礎上，可以對以上這些問題進行綜合處理。除此之外，一旦一處66Kv的變電站高壓設備發(fā)生的事故亦或者故障，在運行TGIS組合電器時，可以采用重型卡車運行，可以一次性實現(xiàn)問題解決，提升變電站運行的可靠性與安全性，根本不需要多次運行大批量設備[3]。

1.4 費用低

由于 TGIS的高度集成化，在設備數(shù)量上也可以大幅度的降低，比如門架、設備支架、接線盒、避雷針等。并且在安裝材料上也有所減少，如絕緣子串、設備夾、鋼芯鋁纜、鋼材等，還減少了基礎設施建設量、混凝土用量、電纜溝長度、電纜占用面積和人工成本，有效提升設備的使用壽命，隨之在使用 TGIS的基礎上，全面降低了變電站的運營投資成本。

2 TGIS在工程中的應用

實現(xiàn)TGIS組合型電器設備的額應用基礎就是將主變壓器置于插入式 HGIS 組合電氣設備的下方，然后在合理、緊湊的情況下，使HGIS 組合電氣設備中出口套管與主變壓器的高壓套管相組裝，然后形成一個新模塊的電氣設備。TGIS可以連接到 HGIS 組合而不改變變壓器的形狀，變壓器散熱器仍然可以保證變壓器在夏季高溫下的安全運行。TGIS與線路變壓器組連接時，只有一套高壓套管，減少了套管的閃絡故障。

對66kv變電站高壓部分采用 TGIS電器與內橋接線方式采用開放式設備的布置方式進行了比較，見圖1。

圖1 TGIS組合電器與使用敞開式設備的平面布置對比

圖1中天津地鐵內橋面積23.4 m ～ 5.2 m，露天設備內橋面積 21.9m ～ 28.8m。

（1）關于戶外的常規(guī)變電站種類探究時，發(fā)現(xiàn)其組成種類相對復雜且繁多，在運輸管道、安全距離的設計要求下，呈現(xiàn)出占地面積較大的局面，但是將TGIS組合電器應用其中時，可以大大的縮減占地面積，為國家的土地資源節(jié)約貢獻一份力量。（2）與傳統(tǒng)的室外設備相比，TGIS組合電器的應用節(jié)省了各種高壓電氣設備的使用，提高了變電站的集成度，降低了變電站的投資和建設成本，為國家節(jié)約了開支。（3）分析傳統(tǒng)的室外設備時發(fā)現(xiàn)，將TGIS組合電器引用其中減少了眾多中間環(huán)節(jié)。

3 立體式TGIS技術方案及實施

（1）通常情況下，變壓器的出現(xiàn)形式采取的是直行上出現(xiàn)，但是在71.5千伏的HGIS進出線套管設計時，均采用向上的方向，但是均不是垂直的角度。為了進一步促進與變壓器之間的連接緊湊感，在進行HGIS的近側套管時對其進行了180度的折轉，在此基礎上重新塑造模具。隨之將套管角度改為了垂直的角度，亦在確其與保變壓器在經(jīng)過油氣管套時，能夠實現(xiàn)垂直連接。

（2）在針對HGIS展開開合閘工作時，水平方向要確保產(chǎn)生一定的功能，期間要確保開合閘過程中產(chǎn)恒的變壓器振動不會產(chǎn)生較大的影響，就要展開一些列的消除作業(yè)。期間將HGIS實施獨立的支架固定，隨之在HGIS與變壓器的了解處，油氣管道套部位，實施波紋管軟連接加以固定，這樣的形式不僅可以有效緩解振動對于變壓器的影響，隨之進一步確保連接部位不會產(chǎn)生密封泄露問題。

（3）后期還考慮到運行中的變壓器其機身溫度都相對較高，會進一步使HGIS的相關設備的絕緣裝置以及密封裝置的性能加速老化。針對此種狀況，首要的任務便是將變壓器主體溫度進行降低，在這一過程中，主要體現(xiàn)在將HGIS根部的一根套管出加裝感溫器，在溫度感應器的控制下，可以實現(xiàn)變壓器風機的啟停需求。

（4）TGIS的存在，是建立在HGIS組合電器與電力變壓器再組合的基礎上的，兩組設備分別完成了各自的出廠試驗內容，但是將兩種設備組合在一起后，試驗標準則無法達到統(tǒng)一，并且國內外均沒有關于此方面的實驗研究。針對此種境況，我國的東北某省專門組織編撰了TGIS出廠試驗、型式試驗及例行試驗標準。

（5）除此之外，為了確保HGIS設備與變壓器的三相總配置之間的額公差不會超過2mm，需要采用HGIS預制的形式加以解決。將HGIS的殼身與變壓器進行預裝，還可以針對其中出現(xiàn)的誤差加以調整，隨后將完整的HGIS對變壓器實施銜接，然后可能保障后期的工作能夠一次性的安裝成功，后期對其加以檢驗后，并未出現(xiàn)漏油以及漏氣的現(xiàn)象。

（6）相比較HGIS以及GIS等相關組合型電器設備，其隔離開關的位置均處于密閉空間。因此其工作運行智能依靠外部的指示來完成。為了在工作中無額定電器三工位開關的位置，可以在在密閉空間的法蘭上安裝可視鏡頭，然后通過對視頻信號的遠傳播，待后臺工作人員操作完畢后，就可以實現(xiàn)精確掌握三開關位置的目標。

4 結論

現(xiàn)如今，在建設節(jié)約型社會中，對于土地資源的節(jié)約在利用在此項工作的重大舉措，亦是我國的電力企業(yè)在發(fā)展過程中邁向“兩型一化”，關于實現(xiàn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在節(jié)能環(huán)保型社會中，節(jié)約土地舉措具有顯著的效果，且意義重大。上文著重針對現(xiàn)有的66kV戶外變電站中引用TGIS組合電器的可能性以及相關工作的設想以及工作開展，只是現(xiàn)階段對于TGIS組合電器仍處于設想的階段，并未實際加以利用。還需要在后期的工作中相關制造商以及運行單位對此積極參與推進，在經(jīng)驗累積以及試運行方面均能有所獲益，最終實現(xiàn)TGIS組合電器在電力企業(yè)中完全發(fā)揮自身的強大作用，促進電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。