TGIS在66kV变电站中的应用

李伟

上海思源高压开关有限公司 上海 201108

为了满足变电站自动化系统的需要，本项目将实现一次开关设备的智能化、合并单元电子式电流互感器的数字输出、一次性操作设备的在线状态监测、智能操作等功能。该项目的研究与开发将为66kv 系统数字化变电站的开发提供探索与发展方向。TGIS组合电气设备的使用对于电力系统的安全可靠运行、设备集成、电气设备的灵活性、占用土地资源、缩短工程建设周期、节约投资和建设成本以及在变电站更好地实施“两型一型”具有重要意义[1]。

1 TGIS特点

TGIS组合结合了断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和接地开关等开闭式开关设备的优点，突出了设备的模块化，与GIS 组合设备相比，大大节省了场地面积，省去了封闭母线，大大节省了变电站的投资成本，因为 TGIS组合减少了上述设备之间的连接线路，减少了故障点。

TGIS是将高压电器与主变压器高压套管穿过油气套管相结合的一种高压电气设备，它不仅可以减少变电站的面积，降低建设成本，缩短变电站的建设周期，而且可以降低变电站的故障率。

1.1 集成化程度高

在TGIS复合电器的设置中，会将原有的HGIS 复合电器完全排除，然后通过各种材料设计其与变压器展开连接，所以会在变压器的顶部安装TGIS复合电器，除此之外，还会安装HGIS 复合电器，其主要是通过将变压器油气外壳与其本身的高压外壳相连接，进一步实现对于设备模块化设计的目标。并且在这一阶段里只需要在此区域内建设并安桩民用的变压器相关设备基地就可以。相比较敞开式设备，TGIS复合电器在一定基础上减少了主变高压侧配电装置设备，主要体现在，减少了4套门式框架和8套门式框架，与 HGIS 和开放式设备布置相比，TGIS组合电气设备可节省变电站面积，大大提高设备的集成度[2]。

1.2 安全可靠性高

开放式设备和裸露导线受环境和气候影响较大，容易造成瓷绝缘子断裂、运行故障、导电回路过热、腐蚀等机电故障，TGIS复合电器采用全绝缘、全密封设计，无裸露导线，受环境和气候影响较小，可减少上述故障。介于HGIS 组合电器通过油气管套后，其与主变压器之间的直接连接电气便是TGIS，可以有效省去HGIS组合电器与主变压器之间的复杂环节，并且可以有效的规避其中可能出现的故障点，进一步提升变电站运行的安全性与合理性。

1.3 灵活性高

伴随着现代工业化快速化发展的局面。遗留下来的老旧变电站已经无法为现有的需求提供能源，因此大部分的变电站运行中需要增加扩容量，但是限制于老式变电站的建设面积以及工作量、建设周期等，均会对后期的扩容工作带来一定的困难。基于 TGIS的应用基础上，可以对以上这些问题进行综合处理。除此之外，一旦一处66Kv的变电站高压设备发生的事故亦或者故障，在运行TGIS组合电器时，可以采用重型卡车运行，可以一次性实现问题解决，提升变电站运行的可靠性与安全性，根本不需要多次运行大批量设备[3]。

1.4 费用低

由于 TGIS的高度集成化，在设备数量上也可以大幅度的降低，比如门架、设备支架、接线盒、避雷针等。并且在安装材料上也有所减少，如绝缘子串、设备夹、钢芯铝缆、钢材等，还减少了基础设施建设量、混凝土用量、电缆沟长度、电缆占用面积和人工成本，有效提升设备的使用寿命，随之在使用 TGIS的基础上，全面降低了变电站的运营投资成本。

2 TGIS在工程中的应用

实现TGIS组合型电器设备的额应用基础就是将主变压器置于插入式 HGIS 组合电气设备的下方，然后在合理、紧凑的情况下，使HGIS 组合电气设备中出口套管与主变压器的高压套管相组装，然后形成一个新模块的电气设备。TGIS可以连接到 HGIS 组合而不改变变压器的形状，变压器散热器仍然可以保证变压器在夏季高温下的安全运行。TGIS与线路变压器组连接时，只有一套高压套管，减少了套管的闪络故障。

对66kv变电站高压部分采用 TGIS电器与内桥接线方式采用开放式设备的布置方式进行了比较，见图1。

图1 TGIS组合电器与使用敞开式设备的平面布置对比

图1中天津地铁内桥面积23.4 m ～ 5.2 m，露天设备内桥面积 21.9m ～ 28.8m。

（1）关于户外的常规变电站种类探究时，发现其组成种类相对复杂且繁多，在运输管道、安全距离的设计要求下，呈现出占地面积较大的局面，但是将TGIS组合电器应用其中时，可以大大的缩减占地面积，为国家的土地资源节约贡献一份力量。（2）与传统的室外设备相比，TGIS组合电器的应用节省了各种高压电气设备的使用，提高了变电站的集成度，降低了变电站的投资和建设成本，为国家节约了开支。（3）分析传统的室外设备时发现，将TGIS组合电器引用其中减少了众多中间环节。

3 立体式TGIS技术方案及实施

（1）通常情况下，变压器的出现形式采取的是直行上出现，但是在71.5千伏的HGIS进出线套管设计时，均采用向上的方向，但是均不是垂直的角度。为了进一步促进与变压器之间的连接紧凑感，在进行HGIS的近侧套管时对其进行了180度的折转，在此基础上重新塑造模具。随之将套管角度改为了垂直的角度，亦在确其与保变压器在经过油气管套时，能够实现垂直连接。

（2）在针对HGIS展开开合闸工作时，水平方向要确保产生一定的功能，期间要确保开合闸过程中产恒的变压器振动不会产生较大的影响，就要展开一些列的消除作业。期间将HGIS实施独立的支架固定，随之在HGIS与变压器的了解处，油气管道套部位，实施波纹管软连接加以固定，这样的形式不仅可以有效缓解振动对于变压器的影响，随之进一步确保连接部位不会产生密封泄露问题。

（3）后期还考虑到运行中的变压器其机身温度都相对较高，会进一步使HGIS的相关设备的绝缘装置以及密封装置的性能加速老化。针对此种状况，首要的任务便是将变压器主体温度进行降低，在这一过程中，主要体现在将HGIS根部的一根套管出加装感温器，在温度感应器的控制下，可以实现变压器风机的启停需求。

（4）TGIS的存在，是建立在HGIS组合电器与电力变压器再组合的基础上的，两组设备分别完成了各自的出厂试验内容，但是将两种设备组合在一起后，试验标准则无法达到统一，并且国内外均没有关于此方面的实验研究。针对此种境况，我国的东北某省专门组织编撰了TGIS出厂试验、型式试验及例行试验标准。

（5）除此之外，为了确保HGIS设备与变压器的三相总配置之间的额公差不会超过2mm，需要采用HGIS预制的形式加以解决。将HGIS的壳身与变压器进行预装，还可以针对其中出现的误差加以调整，随后将完整的HGIS对变压器实施衔接，然后可能保障后期的工作能够一次性的安装成功，后期对其加以检验后，并未出现漏油以及漏气的现象。

（6）相比较HGIS以及GIS等相关组合型电器设备，其隔离开关的位置均处于密闭空间。因此其工作运行智能依靠外部的指示来完成。为了在工作中无额定电器三工位开关的位置，可以在在密闭空间的法兰上安装可视镜头，然后通过对视频信号的远传播，待后台工作人员操作完毕后，就可以实现精确掌握三开关位置的目标。

4 结论

现如今，在建设节约型社会中，对于土地资源的节约在利用在此项工作的重大举措，亦是我国的电力企业在发展过程中迈向“两型一化”，关于实现电力行业的可持续发展，在节能环保型社会中，节约土地举措具有显著的效果，且意义重大。上文着重针对现有的66kV户外变电站中引用TGIS组合电器的可能性以及相关工作的设想以及工作开展，只是现阶段对于TGIS组合电器仍处于设想的阶段，并未实际加以利用。还需要在后期的工作中相关制造商以及运行单位对此积极参与推进，在经验累积以及试运行方面均能有所获益，最终实现TGIS组合电器在电力企业中完全发挥自身的强大作用，促进电网的可持续发展。