李大勇　王冉　周慶蓮　姜福歡

[摘要]本文介紹了GIS氣體覺緣組合電器在66KV/10KV變電站的設計實例。高度集成的組合電器方案和普通空氣絕緣變電站相比，需要不到原來一半的面積，不必擔心占地和空間問題。

[關(guān)鍵詞]GIS，斷路器，隔離器開關(guān)，接地開關(guān)，模塊化系統(tǒng)

[中圖分類號]C931.6 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0216-02

1、前言

近年來，由于城市建設的規(guī)模急劇擴展，昂貴的土地費用和復雜的審批手續(xù)，對于一個新建的變電站來說，土地面積的需求已成為關(guān)系到整個變電站的造價的主要因素。

GIS是一種HIS系統(tǒng)。2004年在大連市的城市改造供水項目中選用了德國西門子公司的HIS氣體絕緣組合電器，該供水項目規(guī)模為80萬噸/日，設計中選用HIS氣體絕緣組合電器，該66KV/10KV變電站很有代表性。

2、GIS方案間隔、電器產(chǎn)品技術(shù)指標

8DN8-Ⅲ型HIS為用戶的開斷功能提供了一個富有創(chuàng)造性的方案，基于GIS技術(shù)，是緊湊型、費用低、模塊化、可以應用于室內(nèi)和戶外，安全、可靠的運行。

現(xiàn)代化的工藝使得外形更美觀大方

8DN8-Ⅲ-HIS型組合電器采用了三相共體的結(jié)構(gòu)，它的緊湊設計減少了設備本身所占有的空間；該設備大部分模塊清晰地布置在一個水平面上；鋁合金做外殼材料，可以提高防腐蝕性能且重量很輕；通過采用最新的結(jié)構(gòu)和鑄造技術(shù)，優(yōu)化了外殼的電場分布和機械性能。

六氟化硫氣體被用做絕緣和滅弧介質(zhì)，所有的模塊都通過法蘭連接，靠精密的加工工藝和高質(zhì)量的O型密封圈來保證設備的氣密性，這已在多年的使用中得到證明；絕緣盆子將間隔分隔幾個獨立的氣室，每一個氣室裝備了一套獨立的氣體監(jiān)測設備、放暴膜和過濾材料，氣室中固定的過濾器可以吸收水分及SF6分解物。

防暴膜是防止氣室內(nèi)氣體壓力的突變，防暴膜上面的氣體導向噴口，保證了防爆膜在打開時，氣體噴向一個限定的方向而不會傷害到運行人員；戶外使用的操作機構(gòu)箱內(nèi)安裝了加熱器；所有緊固件都是防腐材料制成。

模塊包括斷路器模塊、互感器模塊、終端模塊（含電纜終端模塊、空氣終端/避雷器、變壓器終端模塊）延伸模塊，重點介紹斷路器模塊及互感器模塊。

2.1 斷路器模塊

8DN8-Ⅲ型HIS開關(guān)的核心部分是三相共箱的斷路器模塊，由兩個部分組成：滅弧室；操作機構(gòu)。

2.2 滅弧室

滅弧室是采用自能式的原理在斷路器操作時進行滅弧，由于所需的能量很小，相應發(fā)生的機械功能就小，這樣就使斷路器傳到外殼和地基上的應力也很小。

2.3 電流路徑

自能式斷路器的電流路徑是由靜觸頭支座，主觸頭，活動觸頭管、氣壓缸等組成的，弧觸頭是與主觸頭并聯(lián)的。

2.4 開斷工作電流

在分閘過程中，主觸頭首先打開，電流轉(zhuǎn)移至仍是閉合的弧觸頭，這樣，主觸頭就可以避免燒灼，隨著開斷的進行，電弧在弧觸頭之間發(fā)展，活動觸頭管向下運動，壓縮氣壓缸中的氣體，壓縮的滅弧氣體流經(jīng)觸頭管進入觸頭間隙并滅弧。

2.5 開斷故障電流

如果短路電流很大，在弧觸頭周圍的滅弧氣體被電弧的能量充分地加熱，從而導致觸頭管中的氣壓上升，在這種情況下，產(chǎn)生滅弧氣壓所需的能量不必由操作機構(gòu)提供。在操作過程中固定的弧觸頭打開，高壓滅弧氣體從滅弧噴嘴噴出，吹滅電弧。

2.6 操作機構(gòu)

彈簧儲能機構(gòu)為斷路器的分合提供能量，它安裝在一個緊湊的防腐蝕鋁合金外殼中，合閘彈簧和分閘彈簧布置在易于觀察的操作區(qū)內(nèi)。整個操作機構(gòu)完全和SF6氣室隔離開。防摩擦軸承和免維護儲能機構(gòu)的應用保證了可以可靠運行數(shù)十年。

2.7 操作機構(gòu)的優(yōu)點

即使在電站電源故障時，保持確定的分合閘位置；無論合閘彈簧的狀態(tài)如何，斷路器最終可完成分閘操作；可進行大量的機械開斷操作；最少數(shù)量的活動部件；結(jié)構(gòu)緊湊。

2.8 隔離開關(guān)和接地

隔離開關(guān)和接地開關(guān)的功能是綜合在一個三位置開關(guān)單元內(nèi)?；顒佑|頭可以閉合隔離斷口或?qū)⒏邏簩w與接地開關(guān)的固定觸頭相連。在中性位置，無論是隔離開關(guān)還是接地開關(guān)的觸頭都不是閉合的，由一個電動操作機構(gòu)驅(qū)動殼體內(nèi)的絕緣轉(zhuǎn)軸，實現(xiàn)三相觸頭的聯(lián)動。

2.9 快速接地開關(guān)

快速接地開關(guān)是插入式接地開關(guān)。接地開關(guān)的動觸頭插入接地位置的靜觸頭，其操作機構(gòu)是電動機帶動的彈簧儲能機構(gòu)。

2.10 互感器模塊

電流和電壓互感器是為了測量和保護而設計的模塊。根據(jù)不同用戶需求，可提供常規(guī)的互感器或最先進的電流和電壓傳感器，例如充電型的數(shù)字互感器。

2.11 電流互感器模塊

通常采用的是功率強大的感應式電流互感器，這種電流互感器可以放在本體或布置中的任何位置。

2.12 電壓互感器模塊

采用了功率強大的電壓互感器，電壓互感器可以布置在出險隔離開關(guān)的任意一側(cè)，通過密封的絕緣板將二次連接引出殼體外。

2.13 終端模塊

終端模塊通過架空線、變壓器和電抗器、電纜方式將GIS間隔和設備連接起來，因而，它們實現(xiàn)了把殼體內(nèi)的SF8氣體絕緣向其它絕緣介質(zhì)的轉(zhuǎn)換。

2.14 延伸模抉

在間隔內(nèi)通過延伸模塊完成各種方案的間距要求

3、控制與檢測

可靠并且美觀的組合電器控制系統(tǒng)也是非?？煽康南冗M的

間隔內(nèi)所有控制、監(jiān)視對象與集成式控制柜的電纜連接在出廠前也已完成，這樣不但能最大限度地減少現(xiàn)場調(diào)試時間，而且能降低出現(xiàn)故障的范圍和幾率。

根據(jù)標準設計，控制及監(jiān)視系統(tǒng)由電動機械部分整合而成同時也能提供集控制與保護于一體的SICAMHV數(shù)字化控制方案，數(shù)字化模塊擁有自診斷及監(jiān)控等功能?？梢酝ㄟ^遠程監(jiān)控了解到變電站中開關(guān)設備更多詳細的信息。從長遠的角度上說，能夠降低變電站的運行成本。

由于選用的變壓器均在8000KVA至30000KVA，所以均要差動保護，綜合保護器也為德國西門子公司產(chǎn)品。

3.1 變電站控制

控制和保護系統(tǒng)配置在各個控制柜中。

可以根據(jù)用戶要求提供滿足用戶特定需要的高壓開關(guān)設備。并提供標準化的設計方案。通常提供的組合電器控制方案是智能化的支持標準網(wǎng)絡協(xié)議的數(shù)字化控制以及保護系統(tǒng)，并附以監(jiān)視和自診斷功能?；谖鏖T子控制與保護設備廣闊的適用范圍，能提供為用戶度身定制的解決方案。

3.2 氣體監(jiān)視

氣密性的絕緣盆子將每個間隔分割成功能獨立的多個氣室（如斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器等等）。每個氣室都始終處在帶有顯示裝置的密度繼電器的監(jiān)視狀態(tài)中，在氣室壓力發(fā)生任何異常變化時，密度繼電器將立即報警。如在使用SICAM控制的設備上加裝傳感器，則還能對個氣室的氣體壓力變化趨勢進行預報。

4、GIS系統(tǒng)的優(yōu)點

4.1 投資成本低

4.2 運行更節(jié)省、安全、可靠

4.3 免維護

4.4 保護環(huán)境

4.5 適應各種環(huán)境

4.6 經(jīng)濟性和多用性

5、結(jié)束語

今后，供水項目中，用戶尤其是老水廠改造，66KV/6KV、66KV/10KV變電站選用GIS氣體絕緣組合電器方案愈來愈多，設計要優(yōu)化，節(jié)省投資。另外GIS產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，技術(shù)不斷發(fā)展，肯定要更新?lián)Q代，設計人員不斷關(guān)注這一趨勢。與時俱進，不斷認真優(yōu)化設計，使GIS在水行業(yè)應用更廣泛。節(jié)省更多投資。