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GIS变电站发展中二次接线的优点及其注意事项


DO I : 10 . 13487 / j. cnki . imce . 003856

技术与经济            《内蒙古煤炭经济》           2008 年第 2 期

GIS 变电站发展中二次接线的优点及其注意事项
菅晓清 , 吴尚恒 , 李  军
( 内蒙古电力勘测设计院 , 内蒙古  呼和浩特

 020020) 摘  要 : 文章分析了内蒙古地区目前 G IS 变电站发展中二次接线的优点 及其注意事项 。 关键词 : GI S 的定义 中图分类号 : T M 64  文献标志码 : C  文章编号 : 1008 -0155( 2008) 02 -0078 -03

  引言 近年来 , 随着城市建设脚步的加快 , 土地紧缺 日趋明显 , 使得 GIS 变电站在电网建设中颇受青 睐 。 内蒙古地区在 2006 年至 2007 年就先后投运 了四座 220kV GIS 变电站 , 分别是包钢 81 #变电 站、 鼓楼 220kV 变电站 、中盐 220kV 变电站 、包钢 厂外 220kV 变 电站 。 总结几 站的设 计及 应用经 验 , GIS 在二次接线 中有如下 优点及设 计注意事 项。 介绍优点和注意事项前先简要概述一下 GIS 以及其特点 。 GIS 概述 GIS 的定义为 : 全部或部分采用气体而不采用 处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开 关设备 。 它是由断路器 、母线 、 隔离开关 、 电压互感 器、 电流互感器 、 避雷器 、套管多种高压电器组合而 成的高压配电装置 。 GIS 采用的是绝缘性能和灭 弧性能优异的六氟化硫( SF6 ) 气体作为绝缘和灭弧 介质 , 并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒 中 , 因此与传统敞开式配电装置相比 , GIS 具有占 地面积小 、 元件全部密封不受环境干扰 、运行可靠 性高 、检修周期长 、 维护工作量小 、 安装迅速 、运行 费用低 、无电磁干扰等优点 。 经过 30 多年的研制 开发 , GIS 技术发展很快并迅速被应用于全世界范 围内的电力系统 。 目前 , 随着全球电力系统自身的 发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高 , GIS 技术必将持续发展 , 并将成为本世纪高压电器的发 展主流 。 GIS 的特点
  收稿日期 : 2007 -12 -17 作者简介 : 作者现在内蒙古电力勘测设计 院任职 。

( 1) 整体体积小 。 因采用绝缘性能好的气体作 绝缘和灭弧介质 , 所以能较大程度地缩小变电站的 容积 。 ( 2) 优良的密封性能可靠性高 。 由于带电部分 全部密封于惰性气体 SF 6 中 , 完全隔离烟雾 、 积尘 、 积雪等外部影响 , 大大提高了可靠性 。 此外整体设 备还可以增加抗震能力 。 ( 3) 优良的绝缘性能 。 带电部分密封于接地的 金属壳体内 , 因而没有触电的危险 。 SF 6 气体为不 燃性气体 , 所以几乎无火灾危险 。 ( 4) 对外部无不良影响 。 因带电部分以金属壳 封闭 , 对电磁和静电实现屏蔽 , 不发生噪音和电磁 波干扰等问题 。 ( 5) 采用块式结构 , 安装周期短 。 由于实行了 小型化 , 可在工厂内进行整机装配和试验合格后 , 以单元或整个间隔运达现场 , 因此可以缩短现场安 装工期 , 又提高可靠性 。 ( 6) 维护方便 , 检修周期长 。 结构布置合理 , 灭 弧系统先进 , 使产品寿命提高 , 检修周期延长 , 小型 化 , 离地面低 , 因此维护方便 。 一 、二次接线中的优点 1.由于 GIS 配电设备体积减小 , 带电距离要 求小于户外紧凑型布置 , 使其占地面积大大减小 ; 且大部分 GIS 配电室距离主控室较近 , 这样一次 设备到二次控制信号以及电流电压等电缆缩短 , 近 的间隔 不到户外 站的 1/ 2 ; 减少 了二次 电缆的 投 资。 2. GIS 设备含就地控制柜 ( LCP 柜) 功能 。 省 去二次设置断路器端子箱的中间环节 。 GIS 一次

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技术与经济            《内蒙古煤炭经济》           2008 年第 2 期 刀闸及开关操动机构 , 以及电压电流互感器等二次 量直接采入就地控制柜 。 这样避免了户外站从本 体机构箱到二次端子箱的设计及接线 , 直接从本体 机构箱到控制柜 , 使二次设计量减少 , 而且这些设 计及接线都是出厂时的“ 模块化接线” , 不易发生虚 接错接等问题 。 主要是本间隔就地控制柜紧挨配 电设备 。 从本体到就地控制柜的电缆较户外从设 备到端子箱的电缆缩短 。 尤其是电压电流互感器 电缆缩短对容量的影响也降了下来 , 电缆截面的选 择也会降低 。 1) 一般 GIS 的二次电流为 lA , 且电缆不会太 长 , 所以在电流互感器的容量和二次电缆的截面要 求上下降了很多 。 2) 电压互感器类似电流 互感器 , 引出电缆较 短 , 电缆截面减小 , 特别是计量级绕组 。 3.电气防 误闭 锁设计 的简单 化与可 靠性增 强。 GIS 没有机械闭锁装置 , 它依靠电器连锁来保 证可靠的运行和操作安全 。 电气连锁包括 : 间隔内 部断路器与隔离开关 、 接地开关连锁 ; 隔离开关与 接地开关的连锁 ; 间隔与间隔之间相关的断路器与 隔离开关 、隔离开关与接地开关的连锁 。 所以 GIS 产品本身设计电气防误闭锁 , 且产品本身具有可靠 的防误操作闭锁功能 , 所有闭锁的接点及电缆联系 等厂家已完全设计并接线 。 因此二次在防误设计 上省了一层工序 。 因有了电气闭锁这一层闭锁的 存在 , 对于防误操 作来说已经具备 了最可靠的一 层 。 所以可考虑不再设立独立的微机五防 , 只在监 控要求设置站控层防误闭锁和测控装置互相通讯 实现全站五防 。 同时出厂时的接线准确严密 , 错接 虚接的情况很少 , 这样不会造成倒闸操作的误动或 拒动 。 4. GIS 设备所代二次机构箱的加热功率降低 。 在内蒙古地区冬季气温很低 , 属于高寒地带 , 所以对户外设备的选型特别是操动机构的温度要 求较高 , 一般隔离断路器的二次加热功率较大 。 而 GIS 配电设备置在户内 , 且 GIS 设备本身对温度的 要求不高 , 致使加热功率大大下降 。 一般一个 GIS 间隔加热 500W 左右 。 而户外的刀闸操动机构加 热 1000 瓦左右 , 部分断路器甚至超过 2000W 。 所 以 GIS 站二次要求的交流负荷下降了很多 。 这样 可使一次的站用电负荷降低 , 站用变压器的容量下 降。 5.二次接线设计的简单化 。 同户外站相比较 。 1) 省去了从配电设备本体 机构箱到端子箱的设计( 在前面已经提及) , 直接从 就地控制柜引出所需二次量( 而且可要求厂家对端 子排作归整 , 相关的信号部分遥控的部分放在端子 排的同一处 , 这样引出接线更方便) 。 2) 电气闭锁 不需再作设计拉电缆 。 二 、注意事项 : 1. GIS 变电站蓄电池容量的选择及直流系统 的接线 。 1) 多数 G IS 设备断路器的控制及电机采用直 流供电 ; 刀闸包括地刀全部是电动机构 , 控制也采 用直流 , ( 电机可选择交流或直流) 。 这样无疑会加 大蓄电池的总容量 , 且对直流系统的供电母线设置 也有特殊要求 。 二次设计时必须对直流负荷进行 详细统计计算 , 考虑这些设备的不同 、正常运行 、操 作及跳合闸时的直流容量要求的不同 , 冲击电流也 不同 。 2) 直流系统也需考虑由于断路器跳合闸等冲 击负荷的存在 , 需考虑直流控制母线和合闸母线分 开 。 将冲击负荷布置在动力母线上 , 防止对控制母 线所代负荷正常运行电压的影响 。 2. GIS 厂家成套提供二次设备的选型 。 如 PT 回路的空开 , 需根据地区要求在产品供 货协议签订 时作出详细要 求 。 在内蒙 古地区 PT 回路一般采用北京人民电器 GM T 系列开关 , 因它 的压降小 , 且具有三段式保护功能 。 所以需针对不 同地区提出不同要求 。 这些回路多数是固化设计 , 如按厂家的常规配置产品进行生产后再进行更改 较为复杂 , 难度加大很多 。 3.回路设计问题及配合 。 主要是 PT 的二次回路 , 除空开的配置要根据 地区要求外 , 还有空开选择单相还是三相 , 二次计 量回路是否需经隔离开关辅助接点 , 以及二次绕组 分别接地还是一点接地 , 都需和厂家详细配合 。 4.同期电压的选择问题 。 在协议签订时就必须定好同期电压相序 。 这 不仅影响一次 GIS 线路 PT 的安装相序 , 还涉及二 次回路的接线 , 同时电压互感器开口三角抽取电压 也需按照本地区电网考虑 。 5. LCP 柜端子排接线问题 。 因厂家 将 LCP 柜各 部分端 子排的 排序已 固 定 , 所以在引出接线时 , 尽量考虑端子排间电缆勾 结 , 避免复杂交错 , 影响接线及施工 , 且 可避免出 错。 6. GIS 直流电源电缆截面的选择 。 因电源回路电流要求不尽相同 , 如在直流电源 · 79 ·

技术与经济            《内蒙古煤炭经济》           2008 年第 2 期 环形供电和辐射供电 , 电流回路电流是有明显差别 的 , GIS 厂家不同电机电流也有差别 , 还有电源电 缆长度不同等都影响电缆截面 。 所以需对直流电缆截面选择作出详细计算 。 7.屏位布置要求 。 在 GIS 变电站中 , 多数继电保 护室和主控室 不设活动地板 , 而为电缆夹层 。 由于电缆夹层中电 缆桥架的走向影响夹层上面继电保护室屏间电缆 的走向 , 所以布置屏位时必须和一次电缆桥架走向 配合 , 尽量减少电缆绕行 。 还有夹层的结构及夹层 顶的梁 、 柱子等 , 布屏时应躲开 , 让屏位下的电缆开 孔躲过土建结构的梁等不易开孔的部位 。 8.二次孔洞的要求 。 因电缆夹层较活动地板拉电缆更需注意走向 , 且主控室下部是地板 , 没有像保护室屏位下面的孔 洞 , 所以保护室同主控室间的电缆联系 , 如 UPS 电 源电缆等需提前考虑留孔 。 因此在设计时 , 需配合 开孔位置及个数等 。 9.火灾报警及 SF 6 的设计 。 1) 火灾报警 : 除普通功能性房间设置感烟或感 温探头外 , 一些户内电缆隧道 、 电缆夹层 、 电缆竖井 等均需考虑火灾报警 。 GIS 配电室空间较高 , 需选 择合适的探头( 如红外探头) 。 同时需与消防配合 用哪类风机 , 同火灾报警连锁 。 设计时一定准确配 合连锁方案 。 2) 由于 GIS 开关是靠 SF 6 气体绝缘的一种产 品 , 使用 SF6 的区域或参与 SF6 设备的工作 , 必须 ( 上接第 82 页) 3、 装药结构和装药集中度 较合理的光爆装药结构为径向空气间隙不耦 合和轴向软垫层不耦合装药 。 巷道周边光面炮眼 装药量通常用装药集中度来控制 , 所选装药集中度 的大小要求爆破后在炮眼周围的岩石中不产生粉 碎性破坏 , 并能在岩壁上留有眼痕 。 4、 定向断裂控制爆破 定向断裂控制爆破是利用一些方法首先使炮 眼眼壁某部位应力集中而产生径向裂缝 , 同时避免 眼壁其他部位产生微裂缝 , 随后在爆炸应力波和爆 生气体的共同作用下 , 径向裂缝持续发展 , 形成预 期的断裂面 。 与普通光面爆破相比 , 其主要的技术 特点有 : 巷道周边成型质量提高 , 围岩破坏程度降 低; 眼距加大 , 周边钻眼工作量减少 。 特别是在软 岩巷道效果更为明显 。 常用的断裂控制爆破方法有两种 , 一是在炮眼 · 80 · 按规程( GB/ T8905 一 1996) 设置 “ SF 6 泄漏环境智 能化监 控系统 ” , 随时 监视 GIS 室 SF 6 气 体的 浓 度 。 同时也要考虑 SF6 和哪类风机进行连锁 , 控制 风机启动通风 。 10. GIS 就地控制柜及 LCP 柜的布置 。 在和 一 次 配合 GIS 平 面 布 置 图 时 , 需 注 意 LCP 柜的放置 。 一 般放置在 GIS 设备的侧前方 , 按间隔考虑 。 且柜 体背对本间隔 设备 , 这样 操作 时 , 操作人员面对 LCP 柜同时也面对 GIS 配电设 备 , LCP 柜示意的一次接线可和实物进行对照 , 减 少误操作可能 , 更为人性化 。 11. 二次电度表型号的选择 。 因 GIS 站二次电流多数选择为 1A 。 所以选择 电度表时也为 1A 。 1A 的电度表电流变化范围规 格多为 1 ~ 2 。 如有特殊要求电流标定不低于电流 互感器额定二次电流的 30 %, 额定最大 电流为额 定二次电流的 120 %时 , 需在订货时特别标明 。 以上谈了内蒙古地区 GIS 变电站发展中 , 部分二 次方面的问题 。 随着今后 GIS 站的广泛应用 , 这些问 题将逐步深入设计过程中 , 也会迎刃而解 。 随着我国电力事业的发展和经济的繁荣 , 输变 电设备已朝着高性能化 、 可靠化 、智能化 、 经济化的 精品轨道发展 。 GIS 变电站的发展必将成为城市 化建设中变电站建设的先导 。 我们在设计中不断 总结经验 , 争取使 GIS 站的二次设计更加便捷 、全 面 、人性化 。 ( 责任编辑 : 郝存义) 壁沿纵向 V 形槽 , 当柱状装药爆炸后产 生的应力 波首先在切槽尖端引起应力集中而开裂 , 尔后爆炸 气体作用使裂缝沿切槽方向延伸 , 直到相邻炮眼贯 通; 二是利用特殊形状的药包爆炸后首先在炮眼壁 的某一部位产生初始裂缝 , 然后在爆生气体作用下 裂缝持续扩展 , 形成定向断裂面 。 在巷道爆破中使 用最多是切缝药包 。 切缝药包定向断裂控制爆破法是将炸药装在 特制的外壳( 多为 ABS 工程塑料) 中 , 通过外壳切 缝的导压作用控制眼壁上裂缝生成与扩展 。 一般 切缝管外径 38 ~ 40mm , 壁厚 2 ~ 4mm , 切缝宽度 3 ~ 5mm , 长度由炮眼深度和装药量来确定 。 四 、结束语 解决好岩巷中深孔光面爆破设计及施工中的 若干技术问题 , 是保证有较高的炮眼利用率 、较规 整的周边成型 、 较均匀的爆破块度的技术关键 。 ( 责任编辑 : 郝存义)


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