GIS设备不停电扩建在220kV变电站通用设计辽宁实施方案中的应用

中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司辽宁省沈阳市110003
摘要：2022年1月国网基建部下发《国网基建部关于发布输变电工程通用设计通用设备应用目录（2022年版）的通知》（基建技术【2022】3号）（以下简称基建技术【2022】3号文件），文件中针对模块化2.0技术成果做了修编，纳入了全电压等级HGIS、GIS不停电扩建（双断口隔离开关）的要求。

通用设计辽宁实施方案针对该要求需进行方案修编。

关键词：基建技术【2022】3号1；GIS不停电扩建2；双断口隔离开关3；通用设计修编4
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专业方向：变电
0 概述[ ]
依据文件，全电压等级HGIS、GIS不停电扩建（双断口隔离开关）总的要求，对通用设计辽宁实施方案进行剖析。

通用设计辽宁实施方案共计三个方案，各方案变电工程为两个电压等级，220kV及66kV。

通用设计辽宁实施方案共包含：LN-220-A2-5、LN-220-A3-3、LN-220-B-3三个方案。

各方案建设规模、主接线型式及配电装置型式详见表1通用设计辽宁实施方案组合表。

自2017年模块化通用设计编制以来至今，逐年按照国网公司文件进行实时修编，已完成的修编方案对不停电扩建的要求整理如表2，220kV配电装置的不停电扩建要求满足情况表；表3，66kV配电装置的不停电扩建要求满足情况表。

三个实施方案中220kV配电装置为户内GIS设备的220-A2-5及220-A3-3两个方案均无法实现不停电扩建的要求；66kV配电装置仅有220-A3-3方案，无法实现不停电扩建的要求。

1 技术方案
目前通用设计无法实现不停电扩建要求的设计方案均为采用户内组合电气GIS设备的方案。

组合电气GIS设备虽然运行可靠性高，但存在设备自身缺陷，既无论是设备扩建还是设备改造、检修，在完成后再次投运时均需要进行设备耐压试验，该试验过程需要整体设备停电才可进行。

1.1 GIS设备耐压试验未全站停电在辽宁公司的事故案例
由辽宁电科院提供的资料，近年来对间隔检修或故障处理引起的GIS母线全停事故如下：
1）2016年，阜新松涛220kV变电站GIS母线设备故障处理，220kV母线全停；
2） 2017年，蒲河500kV变电站220kV母线设备故障处理2次，对蒲河500kV变电站220kV 母线进行全停处理；
3）2019年，朝阳柏山220kV变电站220kV母线对接加长，并扩建220kV出线间隔，220kV
母线全停；
4）2019年，丹东孔家沟220kV变电站220kV母联间隔接地开关拒分故障，故障处理后送电，期间220kV双母线全停。

2.2 GIS设备耐压试验
为避免组合电器在耐压试验过程中发生全站故障，辽宁公司对GIS设备投运前提出耐压试验
要求，即在安装间隔设备后，新安装的整套组合电器（GIS）设备做100%耐压试验（试验电压有
效值460kV），试验的母线隔离开关需要合闸连同其连接段母线同时耐压试验。

双母线接线型式的GIS设备耐压试验中，不耐压试验的一组母线可正常运行，如图1所示。

但此时正常运行的间隔打开的母线隔离开关两侧同时承受运行母线的运行电压（有效值127kV）
及耐压母线的试验电压（有效值460kV）的高压考验，可能会击穿隔离开关间隙，造成带电设备
跳闸、非计划性停电事故。

耐压试验过程中需停运与耐压试验母线有电气连络间隔的另一条母线。

由此可见双母线接线方式、双母线单分段接线方式的GIS设备间隔扩建、检修、改造后需全
站停电进行耐压试验。

双母线单分段接线型式的GIS设备耐压试验时（如图1），若试验母线为有分段开关的母线（II母或III母），可将分段开关断开进行试验，单母线正常运行；若试验母线为无分段母线
（I母），与双母线接线型式的配电装置试验过程相同，需全站停电进行试验。

因此无论是双母线接线形式还是双母线单分段接线型式在扩建或检修单间隔设备重新投运前
都可能需全站停电试验。

耐压试验破坏点详见图1：GIS设备接线图。

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专业方向：变电
表1 通用设计辽宁实施方案组合表
表2 220kV配电装置的不停电扩建要求满足情况表
表3 66kV配电装置的不停电扩建要求满足情况表
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专业方向：变电
图1：GIS设备接线图
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专业方向：变电
3 通用设计各方案不停电扩建措施
通用设计辽宁实施方案220kV变电站一般涉及220kV及66kV两个电压等级。

为实现变电站
扩建、改造、检修期间全站不停电，可采取以下两种措施：
（1）更改电气接线型式。

更改通用设计采用GIS设备方案的各电压等级的接线方式。

（2）组合电器母线侧采用双断口隔离开关方式，增加耐压试验中隔离开关的击穿间隙，确
保其他间隔正常运行。

目前通用设计辽宁实施方案220kV变电站三个方案中，有扩建停电可能性的方案为LN-220-
A2-5及LN-220-A3-3两个方案。

LN-220-A2-5及LN-220-A3-3两个方案220kV及66kV配电装置均
为户内GIS设备，两方案在实现全站不停电扩建问题上可同一解决。

按以上两种解决措施在设备
制造、运维检修以及经济性影响进行分析。

3.1 更改电气接线型式
220kV配电装置：户内配电装置两通用设计方案220kV配电装置目前接线型式均为双母线单
分段接线形式。

更改为双母线双分段接线形式可实现不全站停电扩建的要求。

优点：克服了双母
线接线存在全停可能性的缺点，缩小了故障停电范围，提高了接线可靠性[2]。

相比双母线单分段
接线方式，增加一台分段断路器及一组母线电压互感器，占地面积相同，220kV配电装置室面积
及体积不增加。

缺点：增加一次设备及二次设备的投资，接线形式更为复杂，增大继电保护难度，保护屏室屏柜增多。

66kV配电装置：户内配电装置通用设计方案66kV配电装置LN-220-A2-5方案为双母线双分
段接线，LN-220-A3-3方案为双母线接线方式。

目前两个方案接线方式不同，涉及停电扩建的方
案LN-220-A3-3方案接线形式调整为与LN-220-A2-5方案一致，即可实现两方案不全站停电扩建
要求。

辽宁公司66kV电压等级电力网架重要性很高，多个220kV变电站所处系统负荷重要位置，
66kV侧出线直送负荷，包含了重工业公司不停电负荷、新能源接网电源以及其他停电时间受限的
用户，系统联络线仅为提升66kV网架建设，各站联络线占比出线总回路数少于1/4，因此66kV
配电装置单间隔扩建、检修及改造过程应实现不停电实施。

66kV采用双母线双分段接线方式，除与220kV侧优点相同外，还有辽宁公司两户内配电装
置66kV侧接线方式一致的优点。

缺点：接线方式复杂，增加设备投资及增加继电保护和运行难度。

更改通用设计LN-220-A3-3方案66kV接线方式后66kV配电装置室尺寸增加2-4m，面积增加20-
40m2，变电站围墙尺寸略微增加。

3.2组合电器采用双断口隔离开关
220kV配电装置：执行基建技术【2022】3号文件，220kV组合电器GIS母线隔离开关采用
双断口型。

对于220kV配电装置文件通用设计部分1.4.2章节“采用双母线接线的220kVGIS备用间隔母线侧装设双断口隔离开关，实现不停电扩建。

220kV GIS配电装置室跨距由原12.5m调整
为13m，统筹考虑调整建筑柱距。

”[1]通用设备部分3.3.2章节“四统一”调整情况说明中增加
了220kV GIS设备双断口母线隔离开关方案。

其他电压等级文件中未具体说明。

户内配电装置方案220kV配电装置按文件执行，采用双断口隔离开关。

优点：满足国家电网
公司文件要求；220kV侧接线型式简单，按连接元件数量满足规程规范要求，调度灵活，方便运维，节省一次及二次设备投资。

缺点：增加建筑物面积及体积，220kV配电装置室宽度由12.5m
调整为13m，LN-220-A2-5及LN-220-A3-3两方案在配电装置室调整宽度后不增加围墙占地面积。

66kV配电装置：户内66kV配电装置与220kV配电装置组合电器相同，采用双断口隔离开关
设备。

66kV组合电器GIS采用双断口隔离开关未体现在国家电网公司相关文件中，在进行多个近
期签订合同的设备厂家（平高电气、上海西电、国电博纳等）调研后发现，该电压等级此类设备
并未研发，也尚无相关型式试验报告。

因此66kV配电装置无法采用双断口隔离开关实现不停电扩建。

4 结论
依据基建技术【2022】3号文件要求，变电站需实现不停电扩建、改造。

辽宁省公司通用设计实施方案应采用以下方式进行整体修编：
（1）LN-220-A2-5及220-A3-3两方案需参照文件进行修编，LN-220-B-3方案不需修编；
（2）按文件要求220kV配电装置母线隔离开关采用双断口设备实现不停电改造；[3]
（3）66kV配电装置采用双母线双分段接线方式实现不停电改造。

按照修编方案，通用设计调整后，各方案配电装置室、围墙尺寸及围墙面积如表4，通用设计辽宁实施方案调整后各项指标表。

220kV变电站通用设计辽宁实施方案修编后：
（1）LN-220-A2-5方案围墙尺寸长度不变，宽度增加0.5m，总面积较原围墙面积增加53.75m2；
（2）LN-220-A3-3方案围墙尺寸长度增加1.5m，宽度不变，总面积较原围墙面积增加133.5m2；
（3）LN-220-B-3方案较原设计无变化。

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专业方向：变电
表4通用设计辽宁实施方案调整后各项指标表
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专业方向：变电
参考文献:
[1]基建技术[2022]3号《国网基建部关于发布变电站通用设计通用设备应用目录（2022年版）的通知》.
[2]中国电力工程顾问集团有限公司，中国能源建设集团规划设计有限公司.《电力工程设计手册变电站设计》.中国电力出版社，2019,2：17-18.
[3]基建技术〔2022〕14号《国网基建部关于发布基建技术应用目录的通知》.
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