HGIS在新一代智能变电站中的应用

2015-01-02李孝尊何平

山东冶金 2015年1期

关键词：国网公司绝缘变电站

李孝尊，何平

（1安徽华电工程咨询设计有限公司，安徽合肥 230022；2安徽送变电工程公司，安徽合肥 230022）

经验交流

HGIS在新一代智能变电站中的应用

李孝尊1，何平2

（1安徽华电工程咨询设计有限公司，安徽合肥 230022；2安徽送变电工程公司，安徽合肥 230022）

HGIS设备由于其模块化设计、紧凑化布局和装备式安装等特点，符合国网公司关于新一代智能变电站关于设备的相关要求，特别是对于土地资源紧张的地区，通过不同的配电装置型式和合理布局方式，优化变电站总平面布置，提高变电站总体智能化水平，进一步推动国网公司关于智能电网的建设。

HGIS；智能化变电站；智能电网；模块化

1 前言

为突破当前智能变电站发展的“瓶颈”，支撑智能电网的建设，国网公司提出建设新一代智能变电站。新一代智能变电站以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为建设目标，遵循“功能集约、信息集成、设备智能、设计优化”为建设原则，为建设具有信息化、自动化、互动化的坚强智能电网对变电站的发展提出了更高要求。HGIS是一种介于GIS和AIS之间的高压开关设备，系统解决集成优化设计、智能化设备制造和模块化建设，从而实现以上发展目标。

2 HGIS性能分析

HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而接线清晰、简洁、紧凑，其技术优势具体表现为：

1）可靠性高。由于HGIS设备大量采用SF6气体绝缘技术，主要元件均组合在封闭的壳体内，具备GIS的运行可靠性高、环境适应能力强、耐地震能力强等的特点，并且HGIS的主要元件采用与GIS相同的元件，成熟可靠。

2）模块化设计。HGIS设备的断路器、隔离开关等布置在不同气室内，并采用盆式绝缘子隔断气室，防止杂质相互侵蚀，外置组件拆换不影响相邻气室，且可任意改变隔离/接地开关的配置结构，便于拆换维修。

3）配送式安装。HGIS的一次部分是在工厂的净化车间完成的，二次部分是通过航空插头连接的，整体设备在工厂内进行调试和出厂试验完成后，设备整块运输至现场，不需要净化处理和抽真空等工艺过程，安装现场只需要简单的整体组装和固定。实现了设备的一次、二次集成化设计，以及变电站设备间隔层和过程层的一体化设计，实现变电站设备的智能化和高度整合。

4）HGIS重量轻，动载荷较小，相对GIS而言，HGIS对地基承载能力的要求低很多。

5）外置式CT更安全可靠。GIS普遍采用内置式气体密封CT，铁芯和二次绕组十分贴近一次导体，这样的结构不仅提高了对二次绕组的绝缘要求，而且在一次导体长期发热甚至是故障发热的条件下，CT二次绕组绝缘将加速老化乃至烧毁。HGIS采用外置式穿心CT，CT金属外壳套在主设备金属筒体上，大大降低了电流互感器的绝缘要求和因一次导体过热而烧毁二次绕组的危险性。电流互感器的更换也十分简单［1］。

6）维护简便。断路器和隔离开关的操作机构以及CT、汇控柜都可以进行整体更换，一次设备可分气室更换。处理方式为更换元件，一般不进行现场的元件的拆装。解决了户外高压隔离开关经常出现的瓷瓶断裂、操作失灵、导电回路过热、锈蚀等问题，大大减少了对地绝缘套管和支柱数，降低了绝缘支柱因污染造成对地闪络的概率，有助于提高运行的可靠性［2］。

7）符合环保及智能化的发展要求。由于其体积减少，使用的铝材和SF6气体大大降低，是同样电压等级GIS的1/5，这样有利于环保和节约资源，且HGIS可实现一二次整合、一体化设计，从而实现设备的智能化。

8）经济技术指标优越。HGIS具有高的技术经济指标,在使用性能方面具有与GIS相近的可靠性和维护的简便性，在经济上可使用户受益［3］。

9）节省占地。由于HGIS内各电气元件组合,采用SF6气体作为绝缘媒介，明显缩短了各设备间连接线距离。通过一体化设计后，设备尺寸大为减少，减少了占地面积，相比常规AIS方案,节省占地面积40%～60%［4］。

3 HGIS与AIS、GIS性能比较

目前国网公司的变电站电气设备可分为空气绝缘的敞开式开关设备（AIS）、气体绝缘封闭式组合电器（GIS）和HGIS。

1）在变电站建设过程中AIS设备厂家分散、安装调试繁杂、集成性差，施工工期长，占地面积大等因素，越来越跟不上国网公司关于新一代智能电网建设的需求。

2）GIS设备由于封闭母线的存在，需要在变电站现场进行密封，除潮，抽真空，充气，机构的组装调试等诸多的工作，其产品质量受到现场环境的严重影响。

GIS设备由于设计理念方面的原因，无法实现现场设备的故障模块的快速更换，一旦其中一个间隔出现故障，则多台相临设备必须同时停电退出运行，这会直接影响电力系统的安全可靠运行，并带来一定负面社会效应。另外GIS设备综合价格也远高于HGIS产品。

3）国家电网公司组织的2014年第二次输变电工程设计竞赛过程中，多家设计单位均采用了HGIS设备，并取得了很好的成绩。通过此次设计竞赛可以看出，通过HGIS设备与管型母线、GIB母线等不同种类母线的结合，根据线路出线方向和地形地貌的要求，可采用不同的配电装置型式和布置方式，不仅能优化接线型式和平面布置，还能节省变电站占地面积，节约投资。

HGIS设备具有模块化设计、紧凑化布局、装备式安装等特点，技术性能上明显高于AIS，在经济上优于GIS，能够根据地形地貌采用不同的配电装置型式，符合国网公司关于新一代智能变电站的要求，其在今后的新一代智能户外变电站中定能具有广泛的应用前景。

4 结语

智能电网是电网技术发展的必然趋势，智能变电站作为智能电网建设的重要环节之一，是电网最重要的基础点、管控点和支撑点，其发展建设的水平将直接影响到我国智能电网建设的总体高度。

模块化设计的HGIS设备通过一次设备与保护测控装置、传感器和智能组件的一体化设计和一体化供货，实现设备功能高度整合和一体化调试，优化变电站接线和平面布置，提高变电站整体设计水平，进一步推动国网公司关于新一代智能变电站的发展，并逐步在今后的户外变电站建设中成为主流高压电器产品。

［1］陈洁，童能高.高压配电装置的新秀—HGIS［J］.广东科技，2009（22）：115-116.

［2］庞春，侯国柱，葛惠珠.HGIS在220 kV变电站中的选型应用［J］.内蒙古电力技术，2011（5）：87-90.

［3］包红旗，郗晓光.HGIS组合电器的技术特点［J］.天津电力技术，2006（2）：40-42.

［4］包红旗，刘静.HGIS组合电器技术的应用［J］.吉林电力，2005（6）：11-12，33.

表1 不等边角钢宽展系数

K2为平轧蝶式孔，K1为斜配成品孔，K2～K1的轧机有一个从平轧到斜轧的过程，需要将蝶式的腿部转换为直线式，变形较剧烈。保证K2轧件的顶角在进入K1轧辊时能够实现顶角对顶角接触，而不是K2轧机的顶角撞到K1轧辊的孔型侧壁，从而保证顶角充满度，以及轧制和产品质量稳定性。在导卫设计方面，突破常规思路，对K1的进口托板进行了适应性设计，抬高长边［2］。