35kV充气式开关柜、HGIS设备的综合比较.doc

35kV充气式开关柜、HGIS设备的综合比较 黄芬芳 （湖南送变电勘察设计咨询有限公司，湖南长沙410015） 摘要：变电站内35kV设备除了传统的敞开式设备外，开关柜、GIS设备也应用得越来越多。现针对35kV充气式开关柜、HGIS设备，从生产、运行、技术、经济等方面进行详细比较与分析。 关键词：35kv设备；充气式开关柜；hgis设备 0引言 电力需求的不断增长、“资源节约型、环境友好型”社会的建设、电力工程建设复杂程度的加大，对电网发展提出了更高的要求，同时变电站对电气一次设备小型化、免维护、智能化的要求也越来越高。近年来，电力设备制造有了较大发展，大量高性能、高可靠性设备不断涌现。变电站采用的新设备自动化水平不断提高，配电装置也从传统形式向无油化、真空、SF6和机电一体化的小型设备发展。变电站内35kV设备除了传统的敞开式设备外，开关柜、GIS设备也应用得越来越多。本文将针对35kV充气式开关柜、HGIS设备，从生产、运行、技术、经济等方面进行详细比较与分析。 135kV设备基本情况 1.135kV充气柜 气体绝缘金属封闭开关设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆终端等元件组合封闭在接地的金属壳体内，充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质所组成的成套开关设备。由于 它既封闭又组合，故占地面积小，不受环境的影响，运行安全可靠且维护工作量少。 1.235kVHGIS设备 GIS属于可靠性高、免（少）维护的开关设备，它占地面积最小，但由于配置大量的金属封闭母线，故造价昂贵。而HGIS将发生事故几率极低的母线采用常规方式（敞开式）布置，故造价较相对GIS低，且具备结构清晰、简洁、紧凑、安装和维护方便、运行可靠性高等特点。 235kV设备在通用设备中的情况 根据国家电网基建xx157号国家电网公司关于印发公司标准化建设成果（通用设计、通用设备）应用目录（xx年版）的通知，35kV充气柜额定短路开断电流为25kA，无额定短路开断电流为31.5kA、40kA的充气柜。如果35kV侧短路电流较大，需选用31.5kA和40kA设备时，将无法选用通用设备，在国网的采购和招标中会遇到一些困难。 35kVHGIS设备不属于国网公司通用设备，故在国网的采购和招标中会遇到一些困难。 335kV设备厂家生产及湖南省内运行情况 3.135kV充气柜 随着设备技术水平的提高，电网、冶金、铁路、光口、建筑等领域已开始大力应用充气式开关柜，目前国内已有多家设备厂家生产该设备。比较好的合资厂有ABB、施耐德、西门子、广州白云，国内厂家有上海天灵、山东泰开、施耐德（陕西）宝光等。相对来说，合资厂家的技术比较成熟，且在省外电力及铁路等行业有非常多的运行经验。目前35kV充气柜已在湖南省内多个110kV及220kV变电站应用，但暂无长久的运行经验。 3.235kVHGIS设备 35kVHGIS设备目前的主要厂家分为国内厂家和合资厂家两类，国内厂家主要有山东泰开中压有限公司，合资厂家主要有北京宏达日新电机有限公司、西门子中压开关技术有限公司、苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司、ABB高压开关有限公司等。 根据目前我们收集的相关资料，山东泰开中压有限公司生产的设备额定电流主要为12502500A，额定短时耐受电流为31.5kA，额定峰值耐受电流为80kA；而合资企业的设备目前额定电流主要为12503150A，部分厂家可做到4000A，额定短时耐受电流为40kA，额定峰值耐受电流为100kA。设备尺寸国产设备和合资设备差别不大。 35kVHGIS设备在南网部分变电站已投入运行，由于该设备属于国网非通用设备，目前在湖南省内变电站尚未使用。 435kV设备特点及运行中遇到的问题 4.135kV充气柜 4.1.1主要特点 （1）开关柜体积小，占地面积少，柜体尺寸（600800）mm1800mm2400mm。 （2）金属铠装气体密封，高压部件防水、防尘、不受环境影响，不受海拔高度影响，完全免维护；断路器采用永磁或弹簧操作机构；固封极柱真空灭弧室，零部件大大减少。 （3）采用智能控制和保护单元，具有控制、保护、测量、通信功能，完全实现配网自动化要求。 （4）三工位开关具有手动和电动操作机构。 （5）具有可靠的机械和电气联锁设计方案，能有效防止误操作。 （6）开关柜间采用母线连接器，安装方便、扩展灵活，且无需涉及气体系统的处理。 （7）电压互感器、避雷器等采用先进的插接技术，方便单元运输以及现场装配。PT可与避雷器及隔离开关单独配置一面柜，也可与进线、出线等合用一个柜。分段和隔离柜也可以合用一个柜。 （8）开关柜带有专门的压力释放孔以及专门的压力释放通道，万一发生内部燃弧故障，不会对人身造成伤害。 4.1.2运行中遇到的问题及各厂家处理方式 （1）当PT或避雷器置入其他柜时，基本为直接插接在母线上，若遇PT、避雷器检修或熔断器烧坏，需停母线。各厂家的处理方式为：施耐德插拔PT带一个小隔离开关，内置保险；ABB不带熔丝，可配置一个小隔离刀闸；广州白云内置熔断器，PT直接插接在母线上；上海天灵带熔断器，PT直接插接在母线上。因此在设计过程中，可采用单独的PT柜，也可采用带隔离开关的插拔式PT。 （2）根据各单位的运行方式，选择的消谐装置也不同，有的习惯用一次消谐（电阻式或零序PT式），有的习惯用二次消谐，也有的需要二者兼有。通过咨询，各厂家产品均能安装二次消谐，但部分厂家一次消谐装置只能安装电阻式的，无法安装零序PT式消谐装置，还有部分厂家根本无法安装一次消谐装置。目前厂家对于一次消谐装置的安装已开始进行研究，以期尽早满足用户需求。 4.235kVHGIS设备 4.2.1主要特点 （1）HGIS将隔离开关和接地开关封闭在充气的壳体内，这样就避免了户外隔离开关经常出现的瓷瓶断裂、操作失灵、导电回路过热、腐蚀4大问题；且隔离开关与接地开关合一，简化了结构，大大缩小了尺寸，这种三工位隔离开关与接地开关，不存在常规隔离开关与接地开关间各种可能的误操作，因此可简化它们之间的电气操作联锁，使运行可靠性大大提高。 （2）采用预安装技术，整套设备在出厂前安装、调试完毕，实现“即插即用”功能，极大地缩短了安装周期。 4.2.2缺点 （1）目前国内厂家生产的设备额定电流最大值为2500A，额定短时耐受电流最大为31.5kA，对于部分大电流回路，特别是500kV变电站低压侧的总回路适应性偏低；合资厂家生产的设备额定电流最大值可达3150A，额定短时耐受电流最大可达40kA，有特殊要求时额定电流最大值可达4000A。因此，国产设备存在一定局限性，合资产品虽然能满足技术要求，但造价相对较高。 （2）目前国网公司无通用设备，物资招标困难。 5同规模35kV配电装置占地、造价及运行维护比较 根据国家电网公司典型设计方案，35kV按2回主变进线、1个分段、6回出线间隔考虑，采用充气柜和HGIS设备的占地、造价及运行维护比较如表1所示。 6综合比较 35kV充气柜有如下优势：（1）柜体尺寸减少30%70%，减少大量基建费用。（2）母联提升可由一个间隔实现，母线PT和避雷器可不占用单独柜位，能节约约20%的占地空间。（3）安装简单方便，减少了现场安装的时间和误操作。（4）因为高压部分完全密封，减少了大量的运行费用及定期试验费用。（5）完全无人值守，降低了人员费用。（6）设备安全可靠，使得系统运行稳定。 35kVHGIS设