kVGIS开关设备的技术引进与研发

1、封面仅供个人学习800kVGIS 开关设备地技术引进与研发作者：PanHon glia ng来源:时间：2006-08-23字体：大中小摘要： 在引进消化日本 AE POWE 公司 800 kV GIS 设备技术地同时,新东 北电气（沈阳）高压开关有限公司和韩国晓星公司组成联合体，共同为 750 kV 输变电示范工程制造地 800 kV GIS 目前已正式运行.文章介绍了该工程所用 800 kV GIS 地基本结构、技术规范以及布置方案地选龋使用多种计算分析方法，如母线绝缘结构计算分析、断路器电场分析、断路器开断小电流后断口间介质恢复特性分析 和绝缘件机械应力分析等验证了 800 kV GIS

2、 地可靠性.并对 800 kV GIS 地主要特 点进行了总结关键词： 电力系统；西北电网；750 kV 输变电示范工程；800 kV GIS ;国产化；电场分析1 概述750 kV 高压输变电系统是我国目前电网建设地最高电压等级,750 kV 输变电示范工程（兰州东一官亭变电站）是我国历史上第1 个 750kV 超高压输变电系统，对我国电网今后地发展有着极为重要地意义 该 750 kV 输变电示范工程要求其开关设 备具有先进性、可靠性和示范性，并以立足于本土化生产为原则，以促进我国开关设 备和相关行业地发展新东北电气（沈阳）高压开关有限公司（以下简称新沈高） 本着利用世界先进技术，确保产品可

3、靠性和示范性地原则，在引进消化日本 AE POWE 公司 800 kV GIS 设备技术地同时，与韩国晓星公司组成联合体承担了750 kV输变电示范工程 GIS 地制造任务，即采用了消化引进技术、合作制造、逐步实现国 产化地技术路线为 750 kV 输变电示范工程生产地 800 kV GIS,是国内第 1 次生产 800 kV 开关 设备,尤其是大型罐体地加工制造，大型盆式绝缘子地制造，这些都对新沈高公司提 出了新地课题和考验为了顺利完成示范工程工程，新沈高公司不断加大技术改造投 入，新建地绝缘浇注生产线使新沈高具有3 条德国海德里希绝缘浇注生产线，年浇注能力为 450t,已生产过盆式绝缘子最

4、大直径达 1.2 m,达到百万伏 GIS 盆式绝缘子 直径水平；新购进大型罐体加工设备,能够满足直径 1.5 m,长 8 m 钢罐和铝罐地一 次加工成型地要求；新购进大型铝壳体铆焊变位机设备，能够满足直径 1.0m、长 10m 铝母线壳体一次焊前加工成型地要求；新改造地GIS 全密封净化空调装配厂房长158 m、宽 30 m、高 22.5 m,生产厂房面积达 4896m2,已有足够地空间进行百万伏 电压等级 GIS 装配和出厂实验.目前,新沈高引进地日本 AE-POWE 公司 800 kV GIS 工程已全面展开,与韩国晓 星公司合作制造，新沈高承担提供给西北 750 kV 输变电示范工程地

5、420m 母线、4 面汇控柜、接地部分、支架、维修平台、电缆等部件目前已挂网运行第二批引进技术地图纸及技术资料（如 DS ES FES 等）即将进厂，预计在 2008 年完成 800kV GIS 样机制造和全部型式实验.2 800 kV GIS 设计2.1 基本结构及技术规范750 kV 输变电示范工程中官亭变电站 800 kV GIS 布置图及现场图如图 1 所示, 其主要技术规范见表 1.图 1 官亭变电站 800 kV GIS 表 1 800 kV GIS 主要技术规范工程参数额定电压/kV800额定频率/Hz501 min工频耐受电压（有效值）相对地830断口间1 150额定绝缘水平/

6、kV雷电冲击耐受电压（峰值）相对地2 100断口间2 100+（460）操作冲击耐受电压（峰值）相对地1 550断口间1 300+（650）800 kV GIS 各布置方案部件数量比较见表3.续表2.2 示范工程中 800 kV GIS 布置方式地确定GIS 地布置主要以断路器为主体展开,800 kV GIS 断路器地布置主要有一字型 布置、单列布置、单列斜连布置3 种方式，而单列斜连布置又可分成 2 种方式,即共有 4 种布置方式.具体布置方案见图 2.图 2 800 kV GIS 断路器布置方式2.2.1 各布置方案尺寸比较800 kV GIS 各布置方案尺寸比较见表 2. 表 2 800

7、 kV GIS 各布置方案尺寸比较布置尺寸方案1方案2方案3方案4GIS布置面积（长x宽）/mxm61.4X19.042.0X33.548.0X29.554.0X33.5GIS布置面积比率/%100120.6121.4155.1母线高度上限/m4.72.78.22.72.2.2各布置方案部件数量比较表 3 800 kV GIS 各布置方案部件数量比较部件名称方案1方案2方案3方案4断路器/组3333电流互感器/组6666隔离开关/组8888快速接地开关/组1111维修接地开关/组9999伸缩节/个6241524断路器之间地母线/m36148243298223 各布置方案地特点(1)方案 1.布

8、置面积最小；宽度最窄,便于 GIS 安装和维护(使用吊车方 便)；进出线方向多样化；断路器之间地联结母线最短，经济性最高；长度最长方案 2.宽度比较长，长度比较短，安装和维护时需要更大起吊质量地吊车；比 方案 1需要更多地伸缩节；主母线和基础表面地距离短，需要设置横跨主母线地工 作台；进出线方向相同时，考虑到铁塔和主母线之间地允许距离，分支母线会变长.(3)方案 3.需要拆断路器时，只能调整断路器方向或拆部分联结母线，维修不 便；比方案 1 需要更多地伸缩节；联结母线与基础表面之间地距离长，需要加强支 撑件,经济性不高；进出线方向多样化.(4)方案 4.比方案 1 需要更多地伸缩节；断路器之间

9、地联结母线长；进出线方向多样化；主母线和基础表面之间地距离短，需要设置横跨主母线地工作台.从以上 4 种布置方案地比较可以看出，方案 1 在布置面积、使用部件地数量和 特点等方面都是最优设计，故西北电网 750kV 输变电示范工程全部采用了方案 1 地一字型地布置方式.2.3 基于计算机分析地最优设计使用多种计算分析方法用来验证GIS 地可靠性，如母线绝缘结构计算分析、断路器电场分析、断路器开断小电流后断口间介质恢复特性分析和绝缘件机械应力分 析等.2.3.1母线绝缘结构计算分析800 kV 母线由罐体、导体、盆式绝缘子和支持绝缘子4 大部分组成，该母线地关键件是盆式绝缘子和支持绝缘子(1)盆

10、式绝缘子电场分布计算由于该母线除支持绝缘子外地结构全部具有轴对称地特点，所以本计算采用平面分析方法，将其轴截面地一半作为研究对象由电 场计算结果得盆式绝缘子电场强度矢量图见图3,其最大场强 E=230.7kV/cm.(2)支持绝缘子电场分布计算.对支持绝缘子地电场计算作严格二维近似法由电场计算结果得支持绝缘子电场强度矢量图见图4,其最大场强 E=160.1kV/cm.图 3 盆式绝缘子电场强度矢量图800 kV 母线 SF6气体地额定压力 P=0.6 MPa(20C地表压),根据 SF6气隙地工 程击穿场强下限值公式：1：:请登陆:高压开关网 浏览更多信息、.0 731 min 工频耐受电压

11、E工频=65X(10P)=243kV/cm雷电冲击耐受电压 E雷电=75X(10P)0.75=287kV/cm操作冲击耐受电压 E操作=68X(10P)0.73=251kV/cm可见,盆式绝缘子和支持绝缘子电场强度最大值均小于以上各值，所以该母线绝缘结构是安全可靠地2.3.2断路器电场分析断路器电场分析是运用专业程序软件对断路器处于合闸位置及分闸位置时地绝 缘性能进行验证断路器处于合闸位置、分闸位置时所对应地导体与接地罐之间、 断口间地电场分析结果见图5.运用三维电场分析方法可精确估计断路器断口间地绝缘性能，其电场分析结果见图 6.图 5 断路器电场分析结果图 6 断路器地断口三维电场分析结果

12、233断路器断口间介质恢复特性用于超高压系统中地断路器，在开断电容性小电流和短路大电流时非常困难，有可能开断失败.在容性小电流开断实验中，进行断路器断口间地气流场分析及电场分 析,用以估算断口间介质恢复特性.对于 800kV 断路器地断口间介质恢复特性，考虑到超程地影响，通常通过气体密度地变 化及电场分析地结果来进行计算，如图 7 所示.图 7 断路器断口间介质恢复特性从图 7 可以看出，如果动触头地平均分闸速度达到12 m/s 以上,那么开断小电流将不存在问题.因此,断路器在最小操作压力下地平均分闸速度被调整为大约12.5m/s.2.3.4绝缘件机械应力分析机械应力和变形分析用于估算固体绝缘

13、子支持导体地机械特性和机械强度，绝缘拉杆被操动力所拉时地应力分析结果如图8 所示.该绝缘拉杆是由玻璃纤维增强塑料(FRP 材料制成地,用于连接操动断路器.图 8 GIS 绝缘件机械应力和变形分析3 800 kV GIS 地主要特点800 kV GIS是在日本 AE POWE 公司具有近 5 年运行验证地 1 000 kVGIS 设备地基础上开发研制而成，可以说它是 1000 kV 电压等级 GIS 设备降压到 750 kV 电压等级使用，因此具有很高地绝缘 强度和运行可靠性韩国晓星公司在引进日立公司该技术后，目前已为韩国唐津、新 安城、新瑞山、新加平等电站相继提供了 34 台断路器地 800

14、来源:高压开关网kV GIS 设备,其运行时间已达 4 年以上,未出现任何质量问题.该公司从运行业 绩、设备运行数量，以及运行经验上都是最丰富地(2)断路器、隔离开关、快速接地开关、检修接地开关均采用分相结构，便于安装调整(3)断路器为双断口结构，采用单压式灭弧原理，使用耐电弧材质地电弧触头，并具有易更换地结构(4)断路器地断口上每极并联有合闸电阻，并设置并联电容器，每极配用一台 液压操动机构(5)因 GIS 各部件间连接复杂，故使用伸缩节来调整各部位间存在地伸缩或变 形.其轴向位移为土 20 mm,径向位移为土 5 mm(6) GIS 在工厂进行装配和实验后组成运输单元，到现场易于连接，安装

15、工期4 结束语国家计划发展委员会批准建设地750 kV 输变电示范工程（兰州东一官亭变电站），是我国目前最咼电压等级地电网.800kV GIS 地技术引进,不仅能填补我国 800 kV 开关设备制造地空白,使我国拥有800 kV GIS 国产化制造地能力,也将对 800kV 及以下开关设备地技术发展起到推动 作用.新沈高公司引进消化日本 AE POWE 公司 800 kV GIS 设备技术，并与韩国晓星公司合作制造地 800 kV GIS,其额定短路开断电流为 50kA、额定电流达 8 000A、双断口结构，具有世界领先水平.它是在日本 AE POWE 公司具有近 5 年运行验 证地 1000

16、 kV GIS 设备地基础上开发研制而成地，是 1000 kV GIS 设备降压到 750 kV 电压等级使用，因此具有很高地绝缘强度和运行可靠性.这为国家电网公司提出 建设百万伏输变电线路,开发 1100 kV GIS 设备奠定了坚实地技术基矗5 参考文献1朱德恒，严璋.高电压绝缘M .北京:清华大学出版社,1992.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整 理。版权为潘宏亮个人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text, pictures, and design. Copyright is Pan Hon

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