HGIS

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，超高壓變電站大量增加。由于環(huán)境和占地的壓力，我國超高壓500kV變電站的主設(shè)備的選型就非常重要。我國500kV超高壓開關(guān)主要有兩大類：氣體絕緣金屬全封閉開關(guān)設(shè)備GIS和常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備AIS。GIS具有占地少，運行可靠性高，抗污穢及抗震能力強等特點，但其價格昂貴，故障后短時間難以修復(fù)且擴建困難。AIS比GIS價格便宜，但占地面積很大且?guī)щ姴糠滞饴遁^多，限制了在變電站面積狹小且環(huán)境條件惡劣的地方應(yīng)用 。

高壓開關(guān)設(shè)備按其絕緣可分為三種類型：

(1)空氣絕緣的敞開式開關(guān)設(shè)備(AIS)；

(2)氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)；

(3)混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備(MTS)。

MTS是繼AIS和GIS之后出現(xiàn)的特別適用于超高壓和特高壓的開關(guān)設(shè)備。?

AIS以優(yōu)化投資成本為特征：GIS以最小的空間需求為特征；MTS則以可靠性極高的單線布置為特征。?

混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備(Mixed?TechnologiesSwitchgear-MTS)是基于敞開式開關(guān)設(shè)備組合及氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備組合的組合式開關(guān)設(shè)備。MTS可分兩類:一類為敞開式組合電器；另一類為H-GIS(Hybrid?Gas?Insulated?Switchgear)即復(fù)合式GIS。敞開式組合電器是以敞開式元件組合形成的開關(guān)設(shè)備，基本型號為ZCW。復(fù)合式GIS(H-GIS)是三相空氣絕緣且不帶母線的單相GIS。基本型號為ZHW。國內(nèi)將H-GIS亦稱為準(zhǔn)GIS，簡化GIS等。?????

空氣絕緣的敞開式開關(guān)設(shè)備(AIS)以瓷套作為設(shè)備外殼及外絕緣，優(yōu)化了投資成本。但占地面積大旦因設(shè)備外露部件多，易受氣候環(huán)境條件的影響，不利于系統(tǒng)的安全及可靠運行。而GIS?H-GIS在減少占地面積方面具有明顯的優(yōu)勢，而且GIS?H-GIS的功能元件封閉在氣體絕緣殼體內(nèi)，因而抵御外界環(huán)境影響能力較強。GIS是屬于可靠性高、免(少)維護的開關(guān)設(shè)備，它占地面積最小，但由于配置大量的金屬封閉母線，使得造價昂貴，而H-GIS的造價介于AIS和GIS之間。?

相對GIS，H-GIS(或MTS)只將一相斷路器、隔離/接地開關(guān)、CT等集成為一組模塊，整體封閉于充有絕緣氣體的容器內(nèi)，而對發(fā)生事故機率極低的母線，則采用常規(guī)方式(敞開式)進行布置，也就是說，H-GIS(或MI別是一種不帶充氣母線的相間空氣絕緣的單相GIS，因而，使得現(xiàn)場結(jié)構(gòu)清晰、簡潔、緊湊、安裝和維護方便、運行可靠性高。相對AIS，MTS將隔離開關(guān)和接地開關(guān)封閉在充氣的殼體內(nèi)，這樣就避免了戶外隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)的瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過熱、腐蝕等4大問題。又由于隔離開關(guān)與接地開關(guān)合一簡化了結(jié)構(gòu)，大大縮小了尺寸。這種三工位隔離開關(guān)與接地開關(guān)，不存在常規(guī)隔離開關(guān)與接地開關(guān)間各種可能的誤操作，因此可省略他們之間的電氣操作聯(lián)鎖，使運行的可靠性大大提高。?

對于變電站來說，H-GIS的優(yōu)勢在于：

(1)MTS開關(guān)設(shè)備完全解決了戶外隔離開關(guān)運行可靠性問題。同時由于各元件組合，大大減少了對地絕緣套管和支柱數(shù)(僅為常規(guī)設(shè)備的30~50%)。這也減少了絕緣支柱因污染造成對地閃絡(luò)的概率，有助于提高運行的可靠性；

(2)由于元件組合，縮短了設(shè)備間接線距離，節(jié)省了各設(shè)備的布置尺寸。相對于傳統(tǒng)的AIS，大大縮小了高壓設(shè)備縱向布置尺寸，減少占地面積達(dá)40~60%；

(3)由于采用在制造廠預(yù)制式整體組裝調(diào)試、模塊化整體運輸和現(xiàn)場施工安裝的方式，現(xiàn)場施工安裝更為簡單、方便。同時減少了變電站支架、鋼材需用量。又由于基礎(chǔ)小，工程量少，混凝土用量少，大大減少了基礎(chǔ)工作和費用開支；

(4)由于MTS模塊化，非常靈活，特別適用于老式變電站的改造。MTS正是適應(yīng)歐洲50年代和60年代老電站需要改造而興起。MTS減少了老變電站升級改造的施工難度和投資規(guī)模，同時提高了可靠性。?

國內(nèi)三家大型企業(yè)(西開電氣、平高集團和新沈高)正在積極研制1100kVGIS和H-GIS(MTS)。?

高壓等級越高，越能顯示出H-GIS的優(yōu)勢。根據(jù)廣東的經(jīng)驗，H-GIS相比GIS具有明顯的價格優(yōu)勢。如550kV一間隔設(shè)備費用約為720萬美元(2002年到岸價)，而H-GIS一間隔約為183萬美元(橫瀝站2002年DDV價)，約為GIS一間隔價格的1/4，同時GIS擴建麻煩，而H-GIS不帶母線，分相布置，當(dāng)一相斷路器需維護或擴建時，只需斷開與三相母線的連接線，因此H-GIS相比GIS占有價格低和擴建維修的優(yōu)勢。H-GIS與AIS相比，H-GIS綜合費用比AIS雖貴些，但它的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)越，特別減少了套管數(shù)量(約為AIS的50%)，支柱絕緣子數(shù)(約為其20%)，設(shè)備支架數(shù)(為其209b)，占地面積(為其60%)，安裝工作量(為其50%)，維護工作量(為其20%)等。?

550kVMTS在國外都有生產(chǎn)和使用。國外以日本為例，三菱和東芝都在生產(chǎn)MTS產(chǎn)品。三菱550kVMTS從1973年開始已有19座變電站在運行，已有194臺供貨記錄。1979年日本關(guān)西電力公司的500kV西播變電站技運10間隔550kV/4000A/5。KA的MTS，運行沒有發(fā)生任何問題。1987年日本東京電力公司的500kV的變電站，擴建的5號主變電站工程選用Mm以來，沒有發(fā)生任何故障。2004年、2005年國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司又在多個500kV變電站選用了MFTS開關(guān)設(shè)備。我國即將開工建設(shè)的1000kV特高壓輸變電試驗示范工程，其中有的變電站將選用1100kV?MIS。?

我國現(xiàn)運行的550kVMTS設(shè)備中已有三菱、東芝和西開電氣產(chǎn)品。2001年西開ZHW-550型產(chǎn)品在福建水口電廠投運 。2100433B

HGIS的結(jié)構(gòu)與GIS基本相同，但它不包括母線設(shè)備。其優(yōu)點是母線不裝于SF6氣室，是外露的，因而接線清晰、簡潔、緊湊，安裝及維護檢修方便，運行可靠性高 。

插圖：

第一章 數(shù)字化組合電器HGIS概述

第一節(jié) 電力行業(yè)的新裝備——高壓組合電器HGIS

本書以高壓組合電器（HGIS）在數(shù)字化變電站的應(yīng)用為主線，系統(tǒng)的介紹了HGIS的技術(shù)優(yōu)勢、特點、安裝及數(shù)字化變電站等內(nèi)容。

在電力行業(yè)，傳統(tǒng)的空氣絕緣（一般指瓷柱式開關(guān)、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等設(shè)備）產(chǎn)品經(jīng)歷了從多油開關(guān)產(chǎn)品到少油開關(guān)產(chǎn)品，從少油開關(guān)產(chǎn)品到SF6開關(guān)產(chǎn)品?，F(xiàn)在電力系統(tǒng)廣泛使用的sF6瓷柱開關(guān)及其隔離開關(guān)、互感器等單體的電器產(chǎn)品已經(jīng)不適合電網(wǎng)發(fā)展對可靠性指標(biāo)的要求，新一代的高壓電器正在快速向SF6高壓組合電器產(chǎn)品方向發(fā)展，相應(yīng)的代替產(chǎn)品行業(yè)內(nèi)稱之為HGIS。

2002年12月，國家電網(wǎng)公司召開了HGIS在變電站建設(shè)和技術(shù)改造中的應(yīng)用技術(shù)研討會，電力行業(yè)氣體絕緣金屬封閉電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會也于2003年3月2日召開了新型高壓組合電器在中國電力系統(tǒng)應(yīng)用的可行性的研討會，當(dāng)時的會議紀(jì)要指出：“HGIS是一種將斷路器、隔離開關(guān)/接地開關(guān)、數(shù)字式光電組合電流電壓傳感器等組合在一個SF6氣體封閉罐內(nèi)，通過絕緣套管和變電站的出線及母線相連接的新型戶外高壓組合電器。HGIS結(jié)構(gòu)比較靈活，可根據(jù)使用單位的需要方便地進行組合，特別適合于變電站的改造。與敞開式相比，其結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少，安裝維護方便，成套性強，可靠性高，適應(yīng)范圍廣。尤其是采用數(shù)字化的二次監(jiān)控系統(tǒng)將會更好地滿足變電站的智能化和自動化的要求。目前，在電力系統(tǒng)中已得到愈來愈多的應(yīng)用。這種新型高壓組合電器為變電站的設(shè)計、建設(shè)和設(shè)備選型開辟了一條新的思路?！?

序

前言

第一章 數(shù)字化組合電器HGIS概述

第一節(jié) 電力行業(yè)的新裝備——高壓組合電器HGIS

第二節(jié) 數(shù)字化組合電器HGIS的主要特點

第三節(jié) HGIS對變電站設(shè)計與運行傳統(tǒng)概念的影響

第四節(jié) HGIS專用電子式互感器

第五節(jié) HGIS開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

第二章 數(shù)字化變電站的優(yōu)勢

第一節(jié) 數(shù)字化變電站概述

第二節(jié) 數(shù)字化變電站研究應(yīng)用現(xiàn)狀

第三節(jié) 數(shù)字化變電站的建設(shè)方案

第三章 數(shù)字化組合電器HGIS在變電站的應(yīng)用實例

第一節(jié) 數(shù)字化變電站工程初步設(shè)計文件

第二節(jié) 數(shù)字化變電站工程招標(biāo)文件

第三節(jié) 數(shù)字化變電站系統(tǒng)

第四節(jié) 數(shù)字化變電站工程典型應(yīng)用方案

第四章 設(shè)備的交接試驗

第一節(jié) HGIS試驗

第二節(jié) 電子式電流互感器試驗

第三節(jié) 電子式電壓互感器試驗

第四節(jié) 數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的試驗和調(diào)試

第五章 設(shè)備運行維護說明

第一節(jié) HGIS組合電器安裝、使用、維護

第二節(jié) 電子式互感器運行規(guī)程

第三節(jié) 智能控制柜運行規(guī)程

第四節(jié) 數(shù)字化變電站監(jiān)控系統(tǒng)運行規(guī)程

第五節(jié) 數(shù)字化變電站繼電保護及自動裝置運行規(guī)程

第六章 典型工程實例及其經(jīng)濟分析——河南洛陽110kv金谷園數(shù)字化變電站項目

附錄1 HGIS設(shè)備基礎(chǔ)圖（一）

附錄2 HGIS設(shè)備基礎(chǔ)圖（二）

附錄3 HGIS設(shè)備外形圖（一）

附錄4 HGIS設(shè)備外形圖（二）

附錄5 電氣一次主接線圖

附錄6 電氣總平面布置圖

附錄7 HGIS光纜電纜示意圖

附錄8 數(shù)字化變電站工程典型應(yīng)用方案圖

參考文獻(xiàn)

HGIS與數(shù)字化變電站內(nèi)容簡介

《HGIS與數(shù)字化變電站》由中國電力出版社出版。

HGIS與數(shù)字化變電站作者簡介

包紅旗，出生于1958年6月，1982年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)電力自動化專業(yè)，長期從事電力生產(chǎn)管理、電網(wǎng)調(diào)度等技術(shù)、科研工作，曾任電力公司生產(chǎn)部主任、調(diào)度局總工程師、中國電力科學(xué)院供用電研究所副所長等職務(wù)，發(fā)表相關(guān)論文和專業(yè)書籍30多篇?，F(xiàn)任中電新源集團公司總裁。