GIS配电装置的布置

GIS配电装置的布置

摘要

简述了GIS设备在城市负荷中心应用的优越性，并根据变电站设计和运行的经验，对GIS设备在变电站中主接线的接线方式、布置特点的介绍。

关键词：GIS设备优越性主接线布置特点

一、GIS概述和配电装置的概述

GIS的全称为全封闭SF6气体绝缘变电所，它是除变压器以外的整个变电所的高压电力设备及母线，封闭在一个接地的金属壳内壳内充以(3—4)x 1．01325x 105Pa大气压的SF6气体作为母线绝缘，它是近年来发展起来的一种新型变电所。同时也可以作为发电厂升压的开关站。配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由于开关电器、保护装置和测量电器、母线和必要的辅助设备组成，用来接受和分配电能的装置。屋内装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式。

二、GIS设备的优越性

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。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。

三、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。这就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。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。

四、屋内配电装置

屋内配电装置的结构，除与电气主接线形式、电压等级、母线容量、断路器型式、出线回路数、出线方式及有无电抗器等有密切关系外，还与施工、检修件、运行经验和习惯有关。进行配置时应注意以下要点：

(1)同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修安全和限制障范围；

(2)尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流；

(3)较重的设备(如电抗器)布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装；

(4)充分利用间隔的位置；

(5)不仅对称，而目便于操作；

(6)容易扩建。

五、六氟化硫封闭组合电器的布置

封闭组合电器由备个独立的标准壳件组成，备元件间都可以通过法兰连接起来，故具有积木式的特点。因此，对于不同电气主接线，可以用各种元件组合成不同形式的装置。但在一般情况下，断路器和母线筒的结构型式对布置影响最大。例如屋内式封闭组合电器，若选用水平布置的断路器，一般将母线筒布置在下面，断路器布置在上面；若断路器选用垂直断口时，则断路器一般落地布置在侧面。屋外式封闭组合电器，一般断路器布置在下部，母线布置在上部用支架托起。屋内式封闭组合电器的出现一般采用电缆或套管，进线端如果靠近变压器时，也可采用六氟化硫充气管道，并用六氟化硫油套管与变压器相连。屋外式进出线大都采用六氟化硫套管，有时为了增加出线走廊宽度和减少投资，采用开敞式母线，称为混合式SF6封闭组合配电装置。

六、屋内的平面布置设计

对于屋内GIS配电装置的平面布置设计，有两种方案：方案一和方案

二，它们分别为：

l母线筒水平呈直线布置，这种布置需要的长度很长，对建筑场地的要求较高。

2 母线筒进行了弯曲，长度减少了，对建筑场地的要求降低，因此，一般采取的是第二种方式。

屋内GIS配电装置的断路器的布置，也有两个方案。即采用把断路器水平布置在最上面和垂直布置的两个方案。

采用方案一：将断路器水平布置在最上面时，母线筒此时需要布置在下面。采用此种方案在对断路器进行检修时，首先要切断电源，运用吊车将要被检修的断路器吊离原来的位置并对其进行检修。

采用方案二：将断路器垂直布置时，则此时断路器需要布置在母线筒的侧面。采用此中方案在对断路器检修时的操作步骤与断路器水平布置在最上面时的检修方式的步骤是一样的。

(1)屋内母线筒的选择。

对于屋内母线筒的设计有两种方案，即采用三相母线筒和采用单相母线筒两种方案。由于此次设计所选择的电气主接线是多母线分段接线。如果选择用单相母线筒布置，则在对线路的屋内GIS配电装置的平面布置时就比较复杂了，同时增加了平面布置的面积。如果采用三相母线筒的布置，则它就克服了采用单相母线筒时的缺点，而且接线较简单。一般三相母线筒作为主母线。

(2)屋内进出线的选择。

在屋内GIS的配电装置中，它的进线和出线可以采用两种进出线方式，即电缆进出线和穿墙套管进出线。如果采用穿墙套管进出线，在一定程度上节约了投资。但是，根据屋内GIS配电装置的平面布置图知，此时检修断路器就比较困难。由于吊车的移动因采用穿墙套管的进出线的位置而使吊车不能够到达预定的位置将断路器吊起移开并进行检修。如果采用电缆进出线，虽然它在和穿墙套管进出线相对比较上增加了投资，但是采用电缆进出线就克服了采用穿墙套管进出线时所出现的困难。因此，一般采用电缆进出线。

(3)伸缩节的位置安装选择。

为了便技术推广与应用于安装、检修、调整、克服正常运行中由于温差而引起的变形和基础的不均匀沉陷，封闭组合电器在两支点间不能自由滑动的地方安装伸缩节。

七、屋内GIS配电装置的防爆措施及安全措施

封闭电器内部充有3—5.75公斤／厘米2压力的六氟化硫气体，当内部发生电弧接地时，因封闭电器本身无断弧能力，若不采取措施会使金属封闭快速烧穿或内部气体压力升高造成外壳爆炸。按照目前的技术条件，可采取的外壳保护措施有：

(1)用铸铁防爆膜过压泄放装置，防爆膜的作用是当封闭电器压力。超过允许值时，防爆膜破裂将气体排出，但是铸铁防爆膜质地不严密，易引起漏气，同时防爆压力整定困难，爆破后应有气体安全引外装置。

(2)采用快速接地开关保护：快速接地开关作用是将封闭电器内部电弧电流通过接地开关接地并使之熄灭。