雙母線GIS設(shè)備后期擴(kuò)建與檢修時(shí)的問(wèn)題分析及解決方案

韋楓燕

【摘 要】多年來(lái)，在擴(kuò)建和檢修GIS雙母線的變電站時(shí)經(jīng)常遇到一個(gè)問(wèn)題，即在擴(kuò)建或A類檢修GIS母線或間隔設(shè)備時(shí)，按照《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓及絕緣試驗(yàn)導(dǎo)則》（DL/T 555—2004）中的第3.5條：GIS擴(kuò)建部分進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，原有相鄰設(shè)備應(yīng)斷電并接地，否則應(yīng)考慮突然擊穿對(duì)原有部分造成的損壞采取措施。在GIS擴(kuò)建時(shí)，前期已建成的兩段母線均需同時(shí)停電，以配合擴(kuò)建部分設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)。文章主要以已建成的220 kV變電站為例，論述雙母線接線GIS設(shè)備在檢修或后期擴(kuò)建時(shí)面臨的母線停電問(wèn)題和解決方案。

【關(guān)鍵詞】GIS雙母線;擴(kuò)建;檢修;問(wèn)題分析;解決方案

【中圖分類號(hào)】TM595 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）08-0108-02

0 引言

變電站采用雙母線接線的最主要優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)調(diào)度運(yùn)行方式，在一條母線發(fā)生故障時(shí)，能迅速將所有出線負(fù)荷分配到另一條母線上，檢修時(shí)也可做到兩條母線輪流停電進(jìn)行檢修，避免整個(gè)電壓等級(jí)配電裝置停電失壓。但由于GIS設(shè)備為全密封組合結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)將使得故障定位和檢修工作比常規(guī)設(shè)備要繁雜、困難，檢修擴(kuò)建時(shí)設(shè)備停電時(shí)間及范圍也比常規(guī)設(shè)備更長(zhǎng)、更廣。對(duì)于雙母線的電氣接線，當(dāng)GIS設(shè)備進(jìn)行A類檢修或母線絕緣、導(dǎo)體部分檢修及后期擴(kuò)建時(shí)，有可能需要將兩段母線同時(shí)停電，導(dǎo)致全站失去電壓。

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，220 kV變電站多為樞紐站，在系統(tǒng)網(wǎng)架中起著重要作用，若變電站的220 kV母線同時(shí)停電將有可能造成不同等級(jí)的電力事故（事件）。例如，某網(wǎng)區(qū)的220 kV大工業(yè)用戶（冶煉廠），正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)2回220 kV線路從電網(wǎng)2個(gè)220 kV樞紐變電站取得電源，當(dāng)其中一個(gè)220 kV變電站的GIS雙母線同時(shí)停電時(shí)，該用戶僅通過(guò)1回220 kV線路從另1個(gè)220 kV變電站取得電源，若該線路發(fā)生N-1故障退出運(yùn)行，將造成減供負(fù)荷180～190 MW，構(gòu)成二級(jí)電力事件風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何避免GIS雙母線同時(shí)停電，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定起著重要的作用。

1 雙母線GIS后期擴(kuò)建、檢修時(shí)面臨的母線停電問(wèn)題

1.1 GIS擴(kuò)建間隔時(shí)

目前，國(guó)內(nèi)已建成的雙母線GIS變電站，基本均為僅按已有出線建設(shè)母線（如圖1所示）。

圖1中實(shí)線部分均為前期帶電運(yùn)行設(shè)備，擴(kuò)建遠(yuǎn)期母線及出線間隔設(shè)備（虛線部分）時(shí)，可按GIS兩條母線輪流停電的方式進(jìn)行安裝對(duì)接。待擴(kuò)建設(shè)備完成安裝后按要求需對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓及絕緣試驗(yàn)，對(duì)擴(kuò)建的新設(shè)備需按100%出廠試驗(yàn)電壓進(jìn)行;擴(kuò)建設(shè)備與前期設(shè)備搭接后的新舊設(shè)備需按80%出廠試驗(yàn)電壓進(jìn)行。結(jié)合《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓及絕緣試驗(yàn)導(dǎo)則》（DL/T 555—2004）中的第3.5條：GIS擴(kuò)建部分進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，原有相鄰設(shè)備應(yīng)斷電并接地，否則應(yīng)考慮突然擊穿對(duì)原有部分造成的損壞采取措施;如當(dāng)前期IM母線停電與擴(kuò)建母線對(duì)接安裝完畢后在對(duì)母線進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，IM母線上的各個(gè)間隔母線側(cè)隔離開關(guān)（圖中單斷口隔離開關(guān)）需接地。為避免造成間隔接地故障，IIM母線上各間隔母線側(cè)隔離開關(guān)也需斷開，所有進(jìn)出線將停電。此外，由于只有一個(gè)斷口存在，當(dāng)IM母線在耐壓試驗(yàn)、IIM母線帶電運(yùn)行的情況下，如果在GIS IM母線耐壓過(guò)程中一旦該斷口被擊穿，不僅設(shè)備損壞，還有可能造成事故停電時(shí)間增長(zhǎng)、停電范圍擴(kuò)大的情況，使得電網(wǎng)的安全運(yùn)行面臨著重大壓力，甚至?xí)斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。故需對(duì)GIS兩段母線同時(shí)停電配合設(shè)備耐壓試驗(yàn)。

此外，由于后期備用間隔都是按建設(shè)必要性進(jìn)行分期建設(shè)，GIS雙母線的接線形式也促使變電站雙母線同時(shí)停電的情況會(huì)因備用間隔的分期建設(shè)次數(shù)而重復(fù)多次出現(xiàn)。

1.2 GIS設(shè)備檢修時(shí)

GIS設(shè)備雖具有運(yùn)行可靠性高、維護(hù)工作量小的優(yōu)點(diǎn)，但隨著常年長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，設(shè)備也不可避免地需要停電進(jìn)行故障檢修與維護(hù)。例如：設(shè)備到達(dá)A類檢修年限或母線、間隔設(shè)備的絕緣、導(dǎo)體部分故障等。

1.2.1 GIS間隔設(shè)備檢修

在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)間隔設(shè)備的某一氣室發(fā)生氣體絕緣或?qū)w部分故障時(shí)，由于GIS全封閉緊密布置的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)備檢修完畢后，無(wú)法對(duì)GIS單個(gè)氣室或部件進(jìn)行獨(dú)立的絕緣耐壓試驗(yàn)，所以需要從間隔套管一直施加試驗(yàn)電壓至故障點(diǎn)所處的氣室。假設(shè)故障點(diǎn)為間隔母線側(cè)隔離開關(guān)氣室（即單斷口隔離開關(guān)處），設(shè)備檢修完成后與擴(kuò)建間隔情況一樣（DL/T 555—2004：原有相鄰設(shè)備應(yīng)斷電并接地），需對(duì)兩段母線同時(shí)停電配合設(shè)備耐壓試驗(yàn)。

1.2.2 GIS母線檢修

運(yùn)行過(guò)程中，若IM母線停電檢修，母線絕緣耐壓試驗(yàn)時(shí)，IM母線上各間隔母線側(cè)隔離開關(guān)需斷開接地（DL/T 555—2004：原有相鄰設(shè)備應(yīng)斷電并接地）。為避免造成間隔接地故障，以及母線側(cè)單斷口隔離開關(guān)耐壓過(guò)程中將斷口擊穿造成事故，也需對(duì)IIM母線進(jìn)線同時(shí)停電。

2 避免雙母線接線GIS設(shè)備后期擴(kuò)建與檢修時(shí)兩段母線同時(shí)停電的解決方案

2.1 方案介紹

針對(duì)GIS設(shè)備擴(kuò)建、檢修出現(xiàn)的雙母線同時(shí)停電的問(wèn)題，為盡量避免停電造成的經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，減少絕緣耐壓試驗(yàn)對(duì)前期設(shè)備造成擊穿損傷的風(fēng)險(xiǎn)。本文提出在擴(kuò)建母線與前期母線的連接處，每段母線各設(shè)置兩組母線分隔隔離開關(guān)和接地開關(guān)的方案（如圖2所示）。

在擴(kuò)建端母線（即分隔隔離開關(guān)左側(cè)母線）與前期母線（即分隔隔離開關(guān)右側(cè)母線）的連接處增設(shè)兩組母線分隔隔離開關(guān)和接地開關(guān)后，后期擴(kuò)建備用間隔時(shí)，只需通過(guò)調(diào)度運(yùn)行方式將接于母線分隔隔離開關(guān)左側(cè)母線上的出線全部停電后，再依次斷開母線分隔隔離開關(guān)間隔的兩組隔離開關(guān)即可。確認(rèn)擴(kuò)建端母線不帶電后，再進(jìn)行后期間隔設(shè)備的對(duì)接安裝和絕緣耐壓試驗(yàn)。在擴(kuò)建端母線停電時(shí)，前期母線仍可繼續(xù)帶電運(yùn)行不受影響。方案中在前期母線（在運(yùn)行狀態(tài)）和擴(kuò)建端母線中間存在兩個(gè)有效的隔離斷口，一旦高壓端將一個(gè)斷口擊穿，高電壓也會(huì)直接對(duì)地進(jìn)行放電。高壓端對(duì)低壓側(cè)金屬部件的感應(yīng)過(guò)電壓也會(huì)通過(guò)兩斷口之間的接地點(diǎn)直接接地，從而確保了擴(kuò)建端的人員和設(shè)備安全。同樣，方案的結(jié)構(gòu)形式在GIS母線、間隔故障檢修時(shí)，可根據(jù)故障點(diǎn)位置對(duì)母線進(jìn)行分段停電，從而減小GIS擴(kuò)建、檢修的停電范圍，避免了全站停電事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，降低了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 方案實(shí)施條件及特性

考慮到方案均為在運(yùn)行的變電站中實(shí)施，變電站占地面積均已按原設(shè)計(jì)規(guī)?？蚨?，可利用的空間十分有限。由于變電站內(nèi)設(shè)備均為帶電運(yùn)行中的設(shè)備，因此處理方案需盡量在不改動(dòng)現(xiàn)狀設(shè)備運(yùn)行的情況下進(jìn)行。上述方案增設(shè)的母線分隔隔離開關(guān)間隔占地約6 m長(zhǎng)、5.5 m寬（220 kV電壓等級(jí)），可在兩個(gè)出線間隔之間較空的位置建設(shè)，無(wú)需擴(kuò)建變電站圍墻另外征地，避免了征地的困難，減少工程的投資成本。

因?yàn)榉桨竷H為避免GIS雙母線同時(shí)停電而考慮，所以方案母線分隔隔離開關(guān)間隔不設(shè)置母線分段斷路器，不增設(shè)新的母線設(shè)備間隔和母聯(lián)間隔。正常運(yùn)行時(shí)，母線分隔隔離開關(guān)處于閉合狀態(tài)，接線形式仍為雙母線接線，對(duì)變電站現(xiàn)狀影響不大，僅電氣二次需將母線分隔隔離開關(guān)間隔地刀閘與前期母線接地刀閘相互閉鎖及核實(shí)變電站備用的遙信、遙控量。此外，設(shè)置的母線分隔隔離開關(guān)間隔是在擴(kuò)建端母線上安裝，不需要對(duì)前期母線進(jìn)行改造，擴(kuò)建停電時(shí)間無(wú)需延長(zhǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，在GIS擴(kuò)建母線與前期母線的連接處，每段母線各設(shè)置兩組母線分隔隔離開關(guān)和接地開關(guān)的方案，是可以解決GIS雙母線在后期備用間隔擴(kuò)建及設(shè)備故障檢修時(shí)，對(duì)兩段母線同時(shí)全部停電的難題;是在對(duì)運(yùn)行中的變電站現(xiàn)狀改動(dòng)最小、投資最省的情況下提出的合理的解決方案，可實(shí)施性強(qiáng)。此外，在運(yùn)行中的變電站還可根據(jù)配電裝置的布置情況和重要負(fù)荷出線間隔的布置確定母線分隔隔離開關(guān)的安裝位置，使母線分隔隔離開關(guān)的設(shè)置發(fā)揮出更大的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]DL/T 555—2004，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)及絕緣試驗(yàn)導(dǎo)則[S].

[2]DL/T 5222—2005，導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)：電氣一次部分[M].北京：中國(guó)電力出版社，1989.

[4]GB/T 16927.1—1997，高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第一部分[S].

[責(zé)任編輯：陳澤琦]