范荣春

（迪庆州发电有限责任公司，云南 迪庆 674400）

1 存在问题及改造原因

某发电厂110kVGIS，至投运以来，发生过多次重大缺陷：液压机构储压器故障9次，绝缘子闪络故障6次，灭弧系统故障2次，且设备陈旧、技术老化，高压开关厂无法供应备品备件。设备运行极不可靠，严重威胁电厂设备的安全运行。为提高设备的安全可靠性和健康水平，于是对l10kVGIS设备进行了改造。

2 换型改造

选用进口的德国ABE公司最新GIS产品，型号：EXK一01型，额定电压110kV，额定电流2000A。主要由母线型隔离/接地组合开关、带电流互感器的断路器、馈线型隔离/接地组合开关、快速接地开关、电流互感器和电压互感器、SF户外套管和连接模块、就地控制柜等组成。三相共箱结构，自能灭弧方式，操作功小，液压弹簧机构，无外部管路，设备安全可靠，很好地解决了原GIS存在的问题。

3 改造后的GIS内部结构及功能

3.1 母线型隔离/接地组合开关

母线接地开关和维护用接地开关集成在同一模块内，可实现三种工况：隔离开关合+接地开关分；隔离开关分+接地开关合；隔离开关分+接地开关分。隔离/接地组合开关由马达直接驱动，操作机构包括两台驱动马达、绝缘轴、齿轮等，齿轮条和齿轮将绝缘轴的旋转运动转化为触头的轴向运动。两个独立的位置指示器及辅助开关直接连接在操作机构上，分别指示隔离开关和接地开关的位置状态。辅助开关的接点仅在主触头到达最终位置的瞬间时才会转换，能可靠地指示主触头的实际位置。隔离/接地组合开关在机械和电气上进行了联锁，除电动操作外，还可以分别通过摇柄进行手动操作。

3.2 母线

母线系统由母线单元连接而成，每个母线单元的长度与间隔宽度相等，为1000mm。母线单元内的导体固定在气体隔离绝缘子上，绝缘子与伸缩节连接在一起，伸缩节上的插接式触头与母线导体连接，因温度变化而引起的轴向长度的变化可通过伸缩节得到补偿，能避免绝缘子因导体和外壳间温差而产生的机械应力。伸缩节使设备的安装和拆卸更方便。

3.3 带电流互感器的断路器

断路器采用单压自能灭弧原理，每相一个灭弧断口，载流触子(主触头)与灭弧用的辅助触子(弧触头)是分开的，耐电弧的弧触头用于灭弧，在载流触子上不产生电腐蚀，可大大提高触头系统的寿命，不需要对触子进行检查和维修。设有两级气吹容积--升温容积和压缩容积，两部分容积通过自由活动的逆止阀相互连通和隔开。在升温容积中，短路产生的电弧用来加热SF6气体，使其产生压力并用来吹弧，其值可达到额定短路开断电流。即：开断短路电流所需的工作压力并非来自断路器的操作机构，而是来自短路电流本身的电弧能量。在压缩容积中，SF6气体在开断过程中被压缩并产生压力，该气流用来吹灭运行电弧和较小的短路电弧。压缩容积的体积和喷口的几何形状经过优化设计，可保证电弧在过零时被吹断，使操作过电压非常小。操作机构为HMB1型弹簧贮能液压操作机构，整个机构无外部高压动密封，液压系统无管道连接，很好地解决了传统液压机构易渗漏的缺陷。能量贮存是用碟状弹簧来实现，具有高度的长期稳定性、可靠性，并与温度变化无关。因自能式灭弧所需操作功小，HMB1操作机构体积非常小，结构简单、可靠、寿命长。

3.4 馈线型隔离/接地组合开关

馈线型隔离/接地组合开关安装在具有四个法兰面的模块中，它的内部结构与母线型隔离/接地开关相同，也是三工况开关，具有隔离/接地双重功能，由马达直接驱动。隔离/接地组合开关模块可连接电压互感器、快速接地开关、电缆终端盒或出线管道。

3.5 快速接地开关

快速接地开关配电动弹簧操作机构，电动机使弹簧储能，超过拐点时弹簧释放，使动触头快速关合，适合用作馈线接地开关。快速接地开关与工作接地的外壳是隔离断开的，当需要进行继电保护的调整和试验、开关测试等工作时，可通过快速接地开关的动触头(在相间可以相互隔开)，从外面与GIS主回路的导体进行电气连接。

3.6 电流互感器和电压互感器

电流互感器和电压互感器采用SF6气体作为主绝缘，电流互感器能容纳四个二次线圈。电压互感器为感应式，二次侧有二个测量绕组和一个探测接地故障的开口三角形绕组。

3.7 SF6户外套管

户外套管用于同架空线或变压器的连接。管壁由玻璃纤维加强的环氧树脂制成，伞裙由硅橡胶材料制成。具有防爆防裂、抗拉力强、防污性能好等优点。

4 EXK一01型GIS的优点

(1)断路器采用自能灭弧，在开断大电流时利用电弧自身产生的能量灭弧，具有寿命长，所需操作功小，开断可靠性高，操作过电压低，动载小，机械磨损小等优点。

液压弹簧操作机构采用整体浇铸，没有外部液体连接管路，运行可靠性高，结合有液压机构和弹簧机构的特点，体积小，机构寿命长。

(2)隔离开关与维修接地开关组合在一起，三位一体，从结构上彻底避免了带电合地刀的可能事故。

(3)断路器立式布置，维修时只需简单地打开断路器顶端盖子，内部灭弧室等元器件容易吊出，而且不需要打开两边的隔离/接地组合开关模块，维修十分容易，停电时间短，而且操作产生的作用力由地面承受，设备机构稳定性好。

(4)共相式结构，电气绝缘性能好，局部放电量极低。外壳采用铝合金材料，重量轻，运输方便，涡流损耗小，防锈性能好。

(5)模块化设计，可以适应各种接线方式和各种布置场地的要求。安装只是模块之间的插接，极为方便。

5 改造体会

(1)停电方案要具体。停电方案应尽可能使机组、线路的停电时间最短，施工安全、方便，并应考虑厂用电系统的安全。

(2)安装基准确定精确。因为对旧GIS改造，所有的进、出线位置都已确定，新设备安装位置须对应吻合，这还必须在设备制造设计时考虑到这一点，否则安装困难。

(3)控制好水平。GIS设备安装应从中间往两边安装，以使水平累积误差最小。

(4)施工组织应周密。施工组织应从安全措施、施工项目、人员组织、时间进度、工期安排、材料等方面周密考虑，目的是在尽可能短的时间内，安全、优质、高效地完成任务。

(5)调试项目齐全、工作要仔细。二次接线要正确，必须认真对线，调试不得漏项，做到一次调试成功，这是节省时间的最佳路径。

(6)施工安全是关键。整个施工过程均必须考虑安全，尤其是在项目转换、安全措施变更、工作交接、一、二次工作任务交叉中特别引起重视，安全在整个工程中是第一位的。

6 改造后效果

发电厂EXK一01型GIS自投运以来，运行稳定、可靠，克服了液压机构漏油、操作功大、触头磨损严重、绝缘子破损等不安全因素，大大减少了对GIS开关设备的检修、维护工作量，提高了设备利用率。万安水电厂通过对GIS的改造，引进了新技术、新设备，提高了设备的安全可靠性和健康水平，从经济上和设备性能方面均取得良好效果。

[1]李千波.GE Smallworld开发的配电网GIS中停电管理系统的研究与应用 [D].北方交通大学硕士论文，2003.