1100kV GIS隔離開關(guān)和接地開關(guān)的研制與應(yīng)用

引言：介紹了新東北1100kV GIS隔離開關(guān)和接地開關(guān)的產(chǎn)品特點，對隔離開關(guān)和接地開關(guān)進行了深入分析研究，研制了參數(shù)高、技術(shù)先進、安全可靠的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備用隔離開關(guān)和接地開關(guān)。

《特高壓交直流電網(wǎng)》通過深入總結(jié)分析電網(wǎng)和能源發(fā)展規(guī)律認為，不管世界各國的經(jīng)濟發(fā)展水平、能源資源稟賦和電網(wǎng)發(fā)展階段有多大不同，但對電網(wǎng)“堅強”和“智能”的要求是共同的。中國要解決東中部地區(qū)負荷中心能源緊缺的問題，減少環(huán)境污染，發(fā)展新能源，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換，關(guān)鍵是建立以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、以智能化為核心的堅強智能電網(wǎng)，在更大范圍內(nèi)優(yōu)化能源配置，才能夠保證電力安全、高效、清潔供應(yīng)，滿足客戶多樣化需求，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供保障。根據(jù)我國1000kV特高壓交流輸變電工程發(fā)展的需要，為了進一步提高產(chǎn)品的技術(shù)性能和指標，鞏固和擴大市場份額，增強我公司產(chǎn)品的競爭能力，我公司決定研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1100kV GIS氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。

新東北電氣公司自主研發(fā)的新型1100kV GIS設(shè)備具有占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，且適用于高海拔及低溫地區(qū)等特點。該產(chǎn)品在機械工業(yè)高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心（沈陽）和國家高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（西安高壓電器研究院）通過全部型式試驗的考核，其技術(shù)性能已達到同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先水平。 該GIS隔離開關(guān)開合母線轉(zhuǎn)換電流1600A，開合小電流1A；接地開關(guān)短路關(guān)合171kA；以上參數(shù)已經(jīng)達到國際先進水平，可以滿足我國1000kV電網(wǎng)的需求。

一、隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)

1100kV GIS用隔離開關(guān)是GIS的重要組成部分，它以六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)。

隔離開關(guān)的主要功能是將GIS 各元件進行隔離，形成有效可見斷口，從而在被隔離并已安全接地的元件上進行檢修。

隔離開關(guān)在開合小電流時，因GIS內(nèi)部產(chǎn)生LC電磁振蕩可能產(chǎn)生波頭很陡、頻率很高的操作過電壓（VFTO），若設(shè)計不當對電網(wǎng)及人生安全產(chǎn)生危害。 1100kV GIS隔離開關(guān)采取了如下設(shè)計方法：

1）觸頭的屏蔽罩優(yōu)化設(shè)計，防止電弧漂移接地的有效措施。

2）斷口電場均勻分布，可防止在VFTO作用下對地閃絡(luò)和減少電弧重燃。

3）提高隔離開關(guān)的分合閘速度以減少電弧重燃次數(shù)。

4）動、靜主觸頭設(shè)計了銅鎢合金的弧觸頭，避免觸頭表面因燃弧時間長可能燒損嚴重而影響斷口絕緣。

我公司的隔離開關(guān)分為兩種，一種為帶有分合閘電阻的隔離開關(guān)，采用電動彈簧操動機構(gòu)。一種為不帶分合閘電阻的隔離開關(guān)，采用電動操動機構(gòu)。

1.帶電阻的隔離開關(guān)

帶電阻的隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 帶電阻的隔離開關(guān)

由于隔離開關(guān)動觸頭采用豎直操作方式，因此在隔離開關(guān)分合閘操作時，由于動觸頭重量的原因，使機構(gòu)負荷相差極大，為克服上述問題，采用了動觸頭平衡裝置。

為抑制隔離開關(guān)操作過程產(chǎn)生的陡波過電壓，1100kV隔離開關(guān)增設(shè)了分合閘時串入的電阻。電阻安裝在隔離開關(guān)的靜觸頭的管壁上，開關(guān)從合閘狀態(tài)開始分斷到分斷中間，在動觸頭與靜觸頭之間產(chǎn)生電弧，靜觸頭管壁上的電阻自然就在回路中串聯(lián)，降低了產(chǎn)生多次重燃的概率，也就降低了陡波過電壓的倍數(shù)。合閘時的次序相反，電阻也是在完全關(guān)合前接入，降低了產(chǎn)生多次重燃的概率。

2.不帶電阻的隔離開

不帶電阻的隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)見圖2。

隔離開關(guān)采用直角式計結(jié)構(gòu)，安裝在積木式的外殼內(nèi)，布置靈活，簡化總體布置結(jié)構(gòu)。動觸頭直連操動機構(gòu)，不需拐臂及連桿轉(zhuǎn)換。隔離開關(guān)設(shè)計有內(nèi)窺鏡，可檢查觸頭分合閘位置。

圖2 不帶電阻的隔離開關(guān)

二、接地開關(guān)結(jié)構(gòu)

接地開關(guān)分為兩類，一種為快速接地開關(guān)，具有關(guān)合短路電流的能力，可以開合電磁感應(yīng)電流和靜電感應(yīng)電流，另一類不具備上述能力，為檢修用接地開關(guān)。接地開關(guān)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 接地開關(guān)

檢修用接地開關(guān)用于在維修、大修或安裝期間把GIS的各個對地絕緣部份接地，以便保護人身安全?？焖俳拥亻_關(guān)可以關(guān)合短路電流、開合電磁感應(yīng)電流和靜電感應(yīng)電流。另外，可以通過帶絕緣法蘭的接地開關(guān)，在不打開外殼的情況下，對GIS的某些裝置進行各種試驗，例如，試驗電流互感器、測量斷路器的操動時間、測量主回路電阻等。

通常情況下，在線路側(cè)需配備快速接地開關(guān)，斷路器兩側(cè)需配備檢修用接地開關(guān)，以防止因操作失誤引起事故。

三、操動機構(gòu)結(jié)構(gòu)

操動機構(gòu)分為電動彈簧操動機構(gòu)及電動操動機構(gòu)。隔離開關(guān)及快速接地開關(guān)采用電動彈簧操動機構(gòu)，檢修接地開關(guān)采用電動操動機構(gòu)。

電動彈簧操動機構(gòu)是由傳動機構(gòu)、制動系統(tǒng)、緩沖器、微動開關(guān)、彈簧、門、輔助開關(guān)、電機、聯(lián)鎖機構(gòu)等組裝在一個鋼結(jié)構(gòu)的箱體內(nèi)， 并配有手動儲能用的搖手柄。

電動操動機構(gòu)是由傳動機構(gòu)、制動系統(tǒng)、電機、搖手柄等組成。

機構(gòu)動作原理主要由電機帶動蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)動，通過連桿系統(tǒng)實現(xiàn)分、合閘操作。

圖4 傳動機構(gòu) 圖5手動裝置

四、產(chǎn)品的應(yīng)用

目前1100kV GIS隔離開關(guān)和接地開關(guān)已經(jīng)應(yīng)用于南陽工程、浙北工程，運行平穩(wěn)。

五、結(jié)束語

1100kV GIS用隔離開關(guān)和接地開關(guān)通過了所有型式試驗項目，技術(shù)水平高，滿足了我國1100kV電網(wǎng)建設(shè)的迫切需求，為我國電力發(fā)展提供了可靠性的保障。

參考文獻

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作者簡介

張繼紅（1980-），女，工程師，從事高壓電器設(shè)計工作。

（作者單位：新東北電氣集團高壓開關(guān)有限公司）