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110kv变电站gis设备的作用与选择要求

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-05-19 07:08:42

110kv变电站gis的作用

110kv变电站

1、GIS设备的应用及其优越性

SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)具有体积小、技术性能优良的特点。目前,广州除了天河、鹿鸣、伍仙门等变电站外,近期珠江新城220 kV潭村变电站、老城区10 kV升压站、220 kV荔湾变电站、芳村220 kV花地变电站均采用了GIS设备。

广州城区110 kV终端变电站为了减少建筑面积和控制建筑高度,满足城市规划的要求,并与周边环境相协调,利于城市景观的美化,已开始考虑采用GIS设备的方案,如待建的宝岗、较场、二沙
、西场、玉树、花穗、增窖等110 kV变电站。随着GIS设备使用的增多,应不断总结经验,在设计中充分考虑施工、运行、维护的方便,进一步优化和改进设计。GIS的主要优点在于:
 
a)占地面积小,一般220 kV GIS设备的占地面积为常规设备的37%;110 kV GIS设备占地面积为常规设备的46%左右,符合我国节约用地的基本国策,减少了征地、拆迁、赔偿等昂贵的前期费用。 

b)由于GIS设备的元件是全封闭式的,因此不受污染、盐雾、潮湿等环境的影响
。GIS设备的导电部分外壳屏蔽,接地良好,导电体产生的辐射、电场干扰、断路器开断的噪音均被外壳屏蔽了,而且GIS设备被牢固地安装在基础预埋件上,产品重心低,强度高
,具有优良的耐震性能,尤其适合在城市中心或居民区使用。与常规设备相比,GIS更容易满足城市环保的要求。

c)SF6气体作为绝缘介质,气体本身不燃烧,防火性能好,而且具有优异的绝缘性能和灭弧性能,运行安全可靠,维护工作量少,检修周期长,适合于变电站无人值班,达到减人增效的目的。

d)施工工期短。GIS设备的各个元件通用性强,采用积木式结构,组装在一个运输单元中,运到施工现场就位固定。现场安装的工作量比常规设备减少了80%左右。

2、GIS设备主接线的选择

GIS设备主接线的选择应遵守变电站电气主接线的设计原则———可靠性、灵活性及经济性。根据GIS设备具有故障少、检修周期长、运行可靠性高的特点,其主接线可以简化。

例如,110 kV和220kV配电装置一般可以不用旁路母线,但GIS设备发生故障时,其停电范围比常规设备大的特点。

当GIS设备局部发生故障后,检修故障元件时,必须把故障气室的SF6气体全部抽出来,而GIS设备导电触头之间的距离是按充有一定压力的SF6气体设计的,距离比空气绝缘时小的多,因此该气室的母线必须停电才能进行检修。

要求变电站运行维护和检修人员对GIS的工作原理和结构比较熟悉,否则极易发生误操作或人为内部短路事故,伍仙门的两起110 kV GIS内部短路事故就说明了在变电站运行维护中,应特别注意这一点,为此,GIS设备的主接线不能过分简单,110 kV母线和220 kV母线都应采用分段的接线方式,避免局部故障造成母线全停,扩大故障范围。
 
目前大型枢纽变电站110 kV,220 kV的GIS设备多数采用单母线分段或双母线分段的接线方式。-- 电工技术之家

单母线分段接线具有简单、经济、方便的特点,适用于110 kV,220 kV馈线为4回的变电站;双母线分段接线可以轮流检修母线,调度灵活,扩建方便,便于试验,适用于110 kV,220kV馈线在6回以上的变电站。

对于一般的220 kV终端变电站,220 kV侧可采用线路变压器组接线方式,110 kV侧采用单母线分段的接线方式。

110kV终端变电站的110 kV GIS设备仍考虑采用线路—变压器组的接线方式,终端变电站的10 kV部分采用单母线分段,互为备用。

3、变电站GIS设计及运行问题

3.1 总体布置

室内布置时,GIS室的宽度由GIS设备的宽度和通道宽度决定。

工作通道宽度应考虑当采用电缆作为进出线时,由于GIS设备与高压电缆的交流耐压试验的标准值不同,现场耐压试验需要装设临时SF6空气套管,必须注意带电体与墙壁之间的安全距离,同时还要考虑移动式SF6气体回收装置的宽度及转弯半径,检修和搬运GIS组件所需要的宽度。

GIS室的高度必须考虑设备运输、安装、大修和试验的可能性,检修时应可以整体起吊断路器及其他组件,并注意现场耐压试验时带电体与房顶的安全距离。

户外布置GIS时,通道的宽度和通道上架空跳线的高度应考虑开进汽车起吊等作业,一般距GIS外缘不得小于3.5 m。
 
进行GIS总体布置时还必须考虑电力电缆敷设、架空线走向、控制和继电保护盘的布置等因素。

3.2 GIS室的通风

有关标准规定:GIS室里的SF6气体的体积分数≤1000 mL/m3,空气中的含氧量不得低于18%,所以在GIS室内必须装设通风设备,其通风量为GIS室空间体积的3~5倍。一方面考虑正常情况下运行人员进入GIS室前对室内进行换气,另一方面在GIS外壳发生爆裂后应能可靠排出SF6气体。根据发热通风的要求,室内通风通常将出风口布置于室内的上部,但由于SF6气体的比重约为空气的5倍,SF6气体沉积于电缆沟或接近地板的底层空间
,所以通风设备的出风口应考虑设在GIS室的下部,以便迅速可靠地排出外逸的SF6气体。
  
3.3 GIS设备的土建设计

GIS设备是由刚性的各个元件用螺栓连接起来的,为了防止SF6气体泄漏,母线管法兰连接时的垂直误差不能超过0.5 mm,基础预埋槽钢之间的水平误差不能超过2 mm。
 
为了施工安装的方便,应在GIS室的两端和适当位置预埋地锚钩,以便GIS设备的就位。GIS室的室内装饰目的是以防潮、防尘为主,在GIS现场安装、检修过程中,空气中含尘量一般不得超过0.1 mg/m3,空气的相对湿度不宜超过70%。因此GIS室不宜采用容易起灰的水泥地面和石灰墙面,并应尽量减少不必要的门窗。
  
3.4 GIS设备的故障

GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备,其故障率只有常规设备的20%~40%,但GIS也有其固有的缺点,由于SF6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响,都可能导致GIS内部闪络故障。

GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难,检修工作繁杂,事故后平均停电检修时间比常规设备长,其停电范围大,常涉及非故障元件。

GIS设备的内部闪络故障通常发生在安装或大修后投入运行的一年内,根据统计资料,第一年设备运行的故障率为0.53次/间隔,第二年则下降到0.06次/间隔,以后趋于平稳。

根据运行经验,隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高,分别为30%及26.6%;

母线故障率为15%;电压互感器故障率为11.66%;断路器故障率为10%;其他元件故障率为6.74%。

因此,在运行的第一年里,运行人员要加强日常的巡视检查工作,特别是对隔离开关的巡视,在巡查中主要留意SF6气体压力的变化,是否有异常的声音(音质特性的变化、持续时间的差异)、发热和异常气味、生锈等现象。

如果GIS有异常情况,必须及时对有怀疑的设备进行检测。

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