HGIS推動組合電器技術(shù)邁上新臺階

1、HGIS推動組合電器技術(shù)邁上新臺階刖日高壓開關(guān)設(shè)備一般為空氣絕緣開關(guān)設(shè)備（AIS）、氣體絕緣金屆封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）。20世紀(jì)90年代后期，世界上出現(xiàn)了一種緊湊型組合式高壓開關(guān)設(shè)備。這種設(shè)備綜合了敞開式和封閉式開關(guān)設(shè)備的優(yōu)勢。它將高壓元件高度集成，使高壓開關(guān)設(shè)備更加緊湊。目前多數(shù)人稱其為HGIS,即“半GIS（HalfGIS）”，這與敞開式開關(guān)設(shè)備相比，把斷路器、隔離/接地開關(guān)、CT、PT、避富器等集成為一個模塊，大大節(jié)省了占地面積，提高了設(shè)備可靠性；與GIS設(shè)備相比，省略了封閉式母線，大大節(jié)省了費用。歐洲當(dāng)時正處于20世紀(jì)50年代和60年代老變電站改造期間，用此設(shè)備可節(jié)省費用和減少占地面積

2、。因此，歐洲幾大公司竟相開發(fā)此種產(chǎn)品。包括ABB的PASS型、三菱的MITS型、西門子的HIS型、Alstom的GIM型等。隨著HGIS設(shè)備使用的升溫，我國高壓開關(guān)制造廠家也應(yīng)更多關(guān)注這種設(shè)備，以滿足電力部門要求縮小占地面積乂節(jié)省投資的要求。近年，在某些地方受限制不能選用AIS、投資乂較緊張不能選用GIS的電站，推廣使用HGIS更適合中國國情，能給使用維護帶來更多的方便和實惠。HGIS推動組合電器的技術(shù)進步邁上新臺階。1解決了隔離/接地開關(guān)的運行可靠性難題在高壓輸變電設(shè)備中，戶外高壓隔離開關(guān)是受環(huán)境和氣候影響最大的電器設(shè)備之一，其運行條件比較惡劣，毫無遮擋地矗立在變電站之中，常年累月受到各種環(huán)

3、境和氣候條件的作用，如：風(fēng)吹、雨淋、日曬和冰雪、霜露、濕熱的影響，加上沙塵、鹽霧、污穢和鳥蟲等的侵害，容易產(chǎn)生機械或電氣方面的故障。隨著設(shè)備的老化和用電負荷的增加，隔離開關(guān)由于年久失修和某些缺陷而引起的停電事故不斷發(fā)生，而且呈上升趨勢，威脅著電力系統(tǒng)的運行安全。因此，我國電力系統(tǒng)中隔離開關(guān)運行可靠性問題，越來越引起電力運行部門和設(shè)備制造廠家的關(guān)注。近年來，根據(jù)我國電力系統(tǒng)實際運行統(tǒng)計和調(diào)查分析，戶外高壓隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)的四大問題是瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過熱、銹蝕。隔離開關(guān)導(dǎo)電回路的過熱現(xiàn)象主要出現(xiàn)在動靜觸頭的接觸部位，其直接原因是暴露在大氣中的觸頭受到沙塵、雨雪、潮氣、鹽霧及腐蝕性氣體的

4、侵蝕，致使接觸表面積灰、積垢、銹蝕、生成化合物薄膜，導(dǎo)致接觸表面電阻增大，溫升過高。根據(jù)運行經(jīng)驗，戶外隔離開關(guān)的工作電流如果達到其額定電流的70%,一股會發(fā)生過熱。當(dāng)然,針對這些問題，設(shè)計時都是經(jīng)過考慮的，如讓觸頭具有一定自活掃能力以及接觸表面鍍銀或錫。但是，在實際帶電運行中還是經(jīng)受不住考驗。HGIS采用新型全六氟化硫密封三工位隔離/接地開關(guān)，并且使用新型觸指，使隔離開關(guān)（DS）與接地開關(guān)（ES）結(jié)構(gòu)合二為一，動觸頭公用，變直動操作為轉(zhuǎn)動，且公用一個操動機構(gòu)。這種新型全密封組合隔離開關(guān)的特點是：（1）完全解決了戶外高壓隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)的四大問題既：瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過熱、銹蝕。（2）

5、DS-ES合一，整體結(jié)構(gòu)簡化，尺寸顯著變小；DS與ES結(jié)合的三工位結(jié)構(gòu)，不存在常規(guī)DS和ES問各種可能的誤操作，因此可省略DS和ES的電氣操作聯(lián)鎖，產(chǎn)品運行可靠性因此而顯著提高。（3）將DS-ES與母線合一，布置更緊湊，尺寸大大縮小。2 HGIS使用聚芳酰胺玻璃布管代替復(fù)合化盤式絕緣子，使得整體絕緣水平大大提高由于復(fù)合化絕緣子受殘余電荷的影響較嚴(yán)重，當(dāng)絕緣子上有電荷積累，電場分布發(fā)生畸變，絕緣子的絕緣性能受到影響。絕緣子上所帶電荷密度大時，絕緣下降，研究表明最大可下降40%。為提高絕緣強度，設(shè)計上通?？紤]使絕緣子附近的電極表面盡可能做到光滑平順，避免電場集中，減少自由帶電離子形成的可能性。HG

6、IS設(shè)計上充分利用了聚芳酰胺玻璃布管機械和絕緣強度都很高的優(yōu)點，很好地解決了動熱穩(wěn)定和絕緣方面的問題。采用聚芳酰胺玻璃布管材料做絕緣操作桿，使P.GCB絕緣操作桿的重量大幅度下降、機械強度顯著提高，其電氣和機械性能優(yōu)于真空浸漬環(huán)氧玻璃布管。3 HGIS具有良好的密封性能和控制SF6氣體中水份含量的措施HGIS的密封面采用世界先進的金屆加工工藝，金屆表面即可達到一定的氣密程度，加上優(yōu)質(zhì)橡膠密封圈，使得HGIS整體密封性能高于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，達到年漏氣率0.5%的水平。這也是HGIS能夠20年基本免維護的可靠保障之一。高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)SF6氣體中的水份含量如果超過一定數(shù)值將會對設(shè)備產(chǎn)生危害。一是外界

7、環(huán)境溫度急劇變化時，將在絕緣件表面形成凝露，導(dǎo)致絕緣沿面擊穿放電。二是水份將與SF6的電弧分解物化合產(chǎn)生低氟酸等腐蝕性物質(zhì)，嚴(yán)重腐蝕金屆和絕緣材料。HGIS采取了多方面的措施來控制設(shè)備內(nèi)SF6氣體的水份含量。第一，所有零部件裝配前進行十燥活潔處理，使材料本身含水量減少到最低程度，并且裝配環(huán)境符合相關(guān)要求；第二，開關(guān)內(nèi)部放置吸附劑（吸附材料主要有活性氧化鋁和合成沸石），吸附氣體中的水份和SF6分解物；第三,對成品進行充氮氣一抽真空處理；第四，整體模塊出廠現(xiàn)場安裝，避免了戶外解體受大氣的影響；第五，良好的氣密性能，阻止了外部大氣中的水份通道。4 高度凈化廠房和嚴(yán)格的管理有效預(yù)防內(nèi)部異物HGIS采用

8、SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，大幅度地縮小了絕緣距離，實現(xiàn)了開關(guān)設(shè)備的小型化。但是SF6氣體中的電場強度對電極的表面形狀極其敏感，材料表面以及氣體中懸:浮的微小顆粒，都將在一定的電壓下導(dǎo)致電場擊穿放電。非潔凈的普通廠房難以避免塵埃等微小顆粒進入設(shè)備內(nèi)部，疏于管理的生產(chǎn)過程有可能由于工人的粗心大意致使異物遺留在殼體內(nèi)。HGIS的模塊在高度凈化的廠房內(nèi)進行裝配，整個生產(chǎn)過程嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程和工序檢查制度。先進的廠房設(shè)施和技術(shù)裝備，嚴(yán)格的管理制度，有效地防止了由于環(huán)境條件或人為事故造成設(shè)備內(nèi)部進入異物。5 選用HGIS的技術(shù)經(jīng)濟分析HGIS具有高的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，在使用性能方面具有與GIS相近的可靠性和維護

9、的簡便性；在經(jīng)濟上可使用戶受益。以550kV3/2CB接線一申HGIS、GIS、AIS相比，它的產(chǎn)品價格比GIS省53%,為AIS的1.5倍。計入地皮費、土方開挖費后，開關(guān)站總投資估計比用GIS省45%-50%，比用AIS貴約30%左右，見表一。表一、AIS、GIS、HGIS技術(shù)經(jīng)濟分析AISGISHGIS開關(guān)站占地面積A1B1=0.15A1C1=0.46A1開關(guān)設(shè)備投資A2B2=3.2A2C2=1.5A2C2=0.47B2計入地價后開關(guān)站投資估計A3B3=2.8A3C3=1.30A3C3=0.5-0.55B3對環(huán)境污穢的適應(yīng)性差好好運行可靠性較低局最局A1、B1、C1的原始數(shù)據(jù)：A1=160

10、mx17.15m=2744m2,BI=25mx15.6m=390m2,CI=73.4mx17.15m=1260m2對于252kV的電站，HGIS與同功能的AIS電器相比，能節(jié)省地皮55%以上，產(chǎn)品價格約為AIS的1.2倍左右。因此，HGIS在252kV電網(wǎng)的使用前景是樂觀的。結(jié)論：與常規(guī)高壓設(shè)備相比，緊湊型組合式高壓開關(guān)設(shè)備帶來一系列優(yōu)勢：(1) 新型全密封組合隔離開關(guān)完全解決了戶外高壓隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)的四大問題既：瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過熱、銹蝕。由于各電氣元件組合，相輔相成，大大減少了對地絕緣套管和支柱數(shù)，為常規(guī)設(shè)備的30%-50%,這就大大減少了絕緣支柱因污染造成對地閃路的概率，有助于提高運行的可靠性。(2) 由于各電氣元件組合，明顯縮短了個設(shè)備問連接線距離，節(jié)省了各設(shè)備的布置尺寸，這些大大縮小了高壓設(shè)備縱向尺寸，大大減少了占地面積，相比常規(guī)設(shè)備方案，節(jié)省占地面積40%-60%。由于采用在制造廠預(yù)制式整體組裝調(diào)試、模塊化整體運輸和