專利名稱：110kV/220kV電壓等級組合電器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合電器，特別是一種110kV/220kV電壓等級組合電器及 其應(yīng)用。本發(fā)明的組合電器是在原有HGIS基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，因此將其筒稱為 XHGIS，當(dāng)中的"X"表示"新"的意思，有新型和創(chuàng)新的意思。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及的相關(guān)定義
AIS:指單體設(shè)備以空氣作為絕緣介質(zhì)進行布置的配電裝置，為包括有斷路 器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、互感器、避雷器等單體設(shè)備的組合，是一種 常規(guī)敞開式的開關(guān)設(shè)備組合。
GIS (Gas Insulated Switchgear):指以六氟化硫(SF6)氣體作為絕緣介質(zhì)， 將多個設(shè)備及母線組合在一起的設(shè)備組合體，即SF6全封閉組合電器。它將一座 變電站中除變壓器等大型的一次設(shè)備外，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、 電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等一次設(shè)備， 經(jīng)優(yōu)化設(shè)計有機地組合成一個整體。
HGIS ( Hypid Gas Insulated Switchgear):指以六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)， 將多個設(shè)備(根據(jù)需要可以有斷路器、母線隔離開關(guān)、出線隔離開關(guān)、互感器、 避雷器等)組合在一起的電器，而母線以空氣作為絕緣介質(zhì)，不包括在組合電 器中。HGIS是一種介于GIS和AIS之間的高壓開關(guān)組合設(shè)備。HGIS的結(jié)構(gòu)與 GIS基本相同，但它不包括母線設(shè)備。母線不裝于SF6氣室，是外露的。
PASS開關(guān)組合電器以六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)，僅將母線隔離開關(guān)、 斷路器、電流互感器等組合(不包括出線隔離開關(guān))在同一氣室的組合電器。
2005年國家電網(wǎng)公司頒布的《典型設(shè)計(220kV變電站分冊)》中的高壓配電裝置，按所選的設(shè)備形式不同主要有三種，即AIS、 GIS、 HGIS。以上三種配 電裝置中，AIS是一種常規(guī)方案，但其運行條件比較惡劣，毫無遮擋地放置在變 電站中，常年累月受到各種環(huán)境和氣候條件的作用，容易產(chǎn)生機械或電氣方面 的故障。隨著設(shè)備的老化和用電負荷的增加，AIS的各設(shè)備引起的停電事故呈上 升趨勢，威脅著電力系統(tǒng)的運行安全；但是AIS具有設(shè)備投資低，擴建方便， 檢修斷路器時，母線不需要停電等優(yōu)點。GIS方案將AIS中的所有設(shè)備包括母 線在內(nèi)通過一種封閉氣室集結(jié)成一種模塊，以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，大大縮 短了絕緣距離，節(jié)省了大量的用地面積，也大大提高了運行可靠性，但是該產(chǎn) 品造價昂貴，不利于推廣使用，且其"i殳備均為配套i殳備，擴建、檢修都十分不 便，需要停電較長時間，影響范圍廣。HGIS方案來源于GIS方案，除了母線以 空氣絕緣外，其余設(shè)備與GIS相同都是全密封在SFs氣室中，這是由于母線的 維護量小，將其脫離封閉氣室，可以節(jié)約相當(dāng)一部分封閉母線管的費用。PASS 開關(guān)的二次保護與常規(guī)保護還存在配合問題，開關(guān)設(shè)備本身還未達到免維護或 極少維護的水平，以及我國電網(wǎng)的運行管理水平還不是很高，使得PASS開關(guān)選 擇配務(wù)床護設(shè)備有局限性，不能隔離故障點、抬rfl^亭電范圍大等在夾點命支為突出。 比較上述四種布置方案AIS、 GIS、 HGIS、 PASS開關(guān)， *從占地上來說，AIS方案的占地面積最大，取為100%, GIS方案占地面 積最小，約為11%~23% (對應(yīng)屋內(nèi)由電纜出線與架空出線)，屋外布置 約40%, HGIS與PASS方案的占地約為80%; *從運行可靠性方面來說，GIS可靠性最高，其次是HGIS和PASS方案， AIS較差；
*從投資角度來說，AIS最經(jīng)濟，以100%表示，GIS約140%~145%, HGIS
約為110%~115%, PASS加上出線隔離開關(guān)也差不多是110%~115%; *比較其維護工作量，AIS最大，GIS最小，HGIS和PASS居中； *比較擴建的難易程度，GIS是最不方便的，且擴建停電時間長，而AIS、 HGIS、 PASS方案的擴建比較方便；*比較檢修斷路器對供電的影響，GIS、 HGIS以及PASS方案中，因斷路 器檢修時，在抽真空、充六氟化疏氣體的過程中，母線要停電，而AIS 方案在斷路器檢修時，不需要停電。
由上述的綜合比較表中可以看出各種技術(shù)方案的優(yōu)勢和劣勢。然而，就 HGIS方案來說，其繼承了 GIS的優(yōu)點一運行可靠性較高、占地面積較小，同時 還具有AIS的優(yōu)點一擴建比較方便，但是設(shè)備投資仍然偏高，而且還有一個很 大不足之處即在斷路器檢修時，主母線會短時停電。這是因為在HGIS方案中， 斷路器CB和母線隔離開關(guān)DS為相鄰氣隔(參照附圖1)， CB檢修完畢抽真空 充氣時，CB相鄰氣隔DS的氣室必須放氣減壓，此時的DS相連的對應(yīng)母線應(yīng) 停電以保證操作過程中內(nèi)絕緣的可靠性。主母線的短時停電將帶來巨大的損失 和操作上、使用上的極為不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種可帶電檢修、且減 少投資的110kV/220kV電壓等級組合電器及其應(yīng)用。 本發(fā)明中的組合電器是通過以下途徑來實現(xiàn)的
110kV/220kV電壓等級組合電器，包括有斷路器、出線隔離開關(guān)和第一互 感器、第二互感器兩個互感器，其結(jié)構(gòu)要點在于，其連接為出線隔離開關(guān)、 第一互感器、斷路器、第二互感器依序串聯(lián)電連接，并以六氟化硫氣體為絕緣 介質(zhì)，將電連接的出線隔離開關(guān)、互感器和斷路器封閉在絕緣氣體的氣室內(nèi)， 出線連接在出線隔離開關(guān)一側(cè)的六氟化^e充出線套管上，在第二互感器一側(cè)通過 六氟化碌u母線側(cè)套管與以空氣作為絕緣介質(zhì)的母線隔離開關(guān)相連接，母線隔離 開關(guān)的另 一端連接同樣以空氣作為絕緣介質(zhì)的母線。
本發(fā)明可以提供一種SF6氣體封閉的組合電器+空氣絕緣的母線隔離開關(guān)的 新型配電裝置。在變電站中，決定進出線回路的可靠度的主要因素是串聯(lián)元件 斷路器、互感器和出線隔離開關(guān)，母線隔離開關(guān)即使是以空氣絕緣，其故障率是很低的，如果是雙母線的話，需要兩組母線隔離開關(guān)，為并聯(lián)連接，其故障
率就更低。另外，110kV/220kV空氣絕緣的母線故障率約為3次/百條年，對于 采用空氣絕緣的雙母線的屋外配電裝置，在母線故障率已經(jīng)比較低的情況下， 雙母線同時故障停運的概率就更低，大約在9xl0-"欠/年。本發(fā)明將原來用SF6 氣體絕緣的母線隔離開關(guān)從HGIS中分離出來，成為空氣絕緣的母線隔離開關(guān)， 對整個回路的可靠性影響很小，但卻帶來一特大優(yōu)勢，即斷路器檢修時，其只
需要本回線路停運，而連有其他運行線路的母線不需要停電，這就可以消除斷 路器檢修過程中，母線有短時間停電的缺點，因此檢修方便；另一方面，母線 隔離開關(guān)采用空氣絕緣，可減少一組和一定長度的SF6絕緣的封閉母線，對于一 個回路220kV來說可減少25米左右SFs封閉母線及三只SFe套管，約可降低設(shè) 備費用40萬元，可減少相當(dāng)一部分的投資。也就是說，本發(fā)明將母線隔離開關(guān) 以空氣作為絕緣介質(zhì)，放置在組合電器之外，既可以在斷路器檢修時，母線不 停電，實現(xiàn)帶電檢修，還可以節(jié)約投資，減少成本，使得本發(fā)明所述技術(shù)方案 既有AIS的優(yōu)勢經(jīng)濟、斷路器檢修不停電、擴建方便，又有GIS方案的優(yōu)勢 運行可靠性高、用地少，相對HGIS有很大的優(yōu)化。 本發(fā)明可以進一步具體為
互感器為 一種電流互感器，第 一互感器和第二互感器分別布置安裝在斷路 器兩側(cè)。
常規(guī)敞開式設(shè)備組合中，由于電流互感器只能布置在斷路器單側(cè)，可能引 起保護上的死區(qū)，將電流互感器安裝在斷路器兩側(cè)，可以消除這樣的保護上的 死區(qū)。
電流互感器可以是電磁式電流互感器，也可以是電子式電流互感器。 基于上述110kV/220kV電壓等級組合電器當(dāng)在雙母線接線的配電裝置上應(yīng) 用時，其要點在于包括如下部分
第一組母線、第二組母線、母線架、母線與出線聯(lián)合構(gòu)架， 一套如上所述的XHGIS組合電器、出線電壓互感器、避雷器，第一母線隔離開關(guān)、第二母線隔離開關(guān)；
從變電站所區(qū)圍墻開始到主干道依序布置設(shè)備如下出線電壓互感器、避 雷器，XHGIS組合電器，第二母線隔離開關(guān)和第一母線隔離開關(guān)；
第 一母線隔離開關(guān)連接第 一組母線，第二母線隔離開關(guān)連接第二組母線， XHGIS組合電器的母線側(cè)套管與第二母線隔離開關(guān)采用管母線進行架高連接， 在它們之間提供一條運輸檢修通道；
XHGIS組合電器的出線套管以及出線電壓互感器、避雷器在母線與出線聯(lián) 合構(gòu)架下方與對應(yīng)的出線連接。
在原有的HGIS配電裝置的設(shè)計方案中，由于外接的母線和出線線路是需要 一定的安全距離的，為便于與母線和出線線路直接連線，須加長封閉母線長度， 以保證出線與母線之間的安全距離，這樣必然導(dǎo)致增加用地面積。而本發(fā)明將 母線隔離開關(guān)獨立出整體設(shè)備，以空氣絕緣，這就靈活了母線隔離開關(guān)的安裝 位置，將其遠離SF6氣體封閉的組合電器，出線便可直接外接，簡化了施工程序。 這樣還可以將原有的檢修通道設(shè)置在母線隔離開關(guān)和SF6氣體封閉的組合電器 之間所空留出的位置上，從整體上縮短了變電站的設(shè)備布置寬度，從占地上便 可節(jié)省相當(dāng)?shù)挠玫孛娣e，在此意義上也節(jié)省了相當(dāng)?shù)耐顿Y，特別是在用地緊張 的時候。
當(dāng)110kV/220kV電壓等級組合電器用于單母線接線的配電裝置時，只要將 第 一母線、母線架以及相應(yīng)的第 一母線隔離開關(guān)取消便可。
綜上所述，本發(fā)明的特點在于，提供一種不帶母線隔離開關(guān)的新型組合電 器及其在配電裝置中的應(yīng)用，使用這種不帶母線隔離開關(guān)的組合電器，便能設(shè) 計出一種安裝、擴建、運行方便(因為在母線隔離開關(guān)和組合電器之間能合理 布置出一條運輸通道)的新型配電裝置；本發(fā)明所述整個技術(shù)方案用地少，能 充分利用母線下方空間布置本發(fā)明所述的組合電器和運輸通道，這樣一來，可
比典型設(shè)計的屋外AIS配電裝置方案占地減少30%~40%;本發(fā)明的投資也少， 相對HGIS,在其母線隔離開關(guān)與空氣絕緣的隔離開關(guān)等價的前提下，由于減少了一組SF6套管和一定長度的封閉母線管，再加上減少的征地及其相關(guān)土建費用 等，其綜合投資費用與AIS方案相比不再處于劣勢；同時，本發(fā)明還具有檢l務(wù) 斷路器時母線不需要停電(只需檢修的本回路停電，范圍與AIS設(shè)備相同)，不
影響母線運行，可靠性比較高的特點，既充分發(fā)揮SF6組合電器的優(yōu)勢，又能克 服其檢修、擴建方面的劣勢。


圖1所示為本發(fā)明背景技術(shù)所述HGIS的結(jié)構(gòu)示意圖2所示為本發(fā)明所述HGIS方案配電裝置的間隔斷面示意圖。
圖3所示為本發(fā)明所述XHGIS的結(jié)構(gòu)示意圖4所示為本發(fā)明最佳實施例所述XHGIS方案配電裝置間隔斷面示意圖。 圖5所示為本發(fā)明所述XHGIS方案單母線接線配電裝置間隔斷面示意圖。 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
具體實施例
最佳實施例
參照附圖3, 110kV/220kV電壓等級組合電器，包括有斷路器CB、互感器 CT和出線隔離開關(guān)DS,互感器CT為電流互感器，有兩組，包括第一電流互感 器CT1和第二電流互感器CT2;出線隔離開關(guān)DS—端連接出線套管BSG1，另 一端連接第一電流互感器CT1;兩組電流互感器分別放置在斷路器CB的兩側(cè)， 與斷路器CB電連接；第二電流互感器CT2連接母線側(cè)套管BSG2;并以六氟化 硫(SF6)氣體為絕緣介質(zhì)，將電連接的出線隔離開關(guān)DS、互感器CT和斷路器 CB封閉在SF6絕緣氣體氣室內(nèi)，母線隔離開關(guān)以空氣作為絕緣介質(zhì)，其一端通 過母線側(cè)套管BSG2以及被封閉的電流互感器與被封閉的斷路器CB電連接，另 一端連接同樣以空氣作為絕緣介質(zhì)的母線。
參照附圖2和附圖4,為了描述方便，我們進行對比附圖2是現(xiàn)有技術(shù)HGIS在配電裝置中應(yīng)用的示意圖，附圖4是本發(fā)明所述組合電器在配電裝置中 應(yīng)用的示意圖。
見附圖2,并參照附圖1, HGIS接線時，其第一《且母線IM和第二組母線IIM 需要分別連接SF6氣體封閉且相鄰的兩母線隔離開關(guān)DS1和DS2，為了保證兩 組母線的距離，對于220kV的HGIS需要增加兩母線隔離開關(guān)之間一段長約5m SF6絕緣的封閉母線1。另外，因為HGIS出線套管BSG1與第二組母線IIM之 間安全距離不夠，因此還需要增加約3m的SF6絕緣封閉母線2，以增加安全距 離。由于HGIS的整體設(shè)備較長，為L1，大約有13m,只能利用第一組母線IM 下方的空間設(shè)立運輸檢修通道，這樣在運輸、檢修、安裝方面是比較不方便的， 對應(yīng)220kV配電裝置的間隔長度L2達37m。
見附圖4，并參照附圖1，以雙母線為例，本發(fā)明所述新型的XHGIS組合電 器在配電裝置中的應(yīng)用，包括如下部分
第一組母線IM、第二組母線IIM、母線架、母線與出線聯(lián)合構(gòu)架；
一套如上所述的XHGIS組合電器、出線電壓互感器PT、避雷器MOA,第 一母線隔離開關(guān)MDS1、第二母線隔離開關(guān)MDS2;
從變電站所區(qū)圍墻開始到主干道依序布置設(shè)備如下出線電壓互感器PT、 避雷器MOA, XHGIS組合電器，第二母線隔離開關(guān)MDS1和第一母線隔離開 關(guān)婦S2;
第一母線隔離開關(guān)MDS1連接第一組母線IM，第二母線隔離開關(guān)MDS2 連接第二組母線HM， XHGIS組合電器的母線側(cè)套管BSG2與第二母線隔離開 關(guān)MDS2采用管母線進行架高連接，在它們之間提供一條運輸檢修通道；
XHGIS組合電器的出線套管BSG1以及出線電壓互感器PT、避雷器MOA 在母線與出線聯(lián)合構(gòu)架下方與對應(yīng)的出線連接。
在接線時，兩組空氣絕緣的第一母線隔離開關(guān)MDS1和第二母線隔離開關(guān) MDS2,排列在第一組母線IM的下方，這樣可以為XHGIS的布置留出一定空 間。XHGIS中連接母線隔離開關(guān)的母線側(cè)套管高度較高，其與第二母線隔離開關(guān)MDS2之間以架空方式布線，采用管母線連接，這樣便能充分利用第二組母 線IIM下方的空間，開設(shè)出一條運輸檢修通道，該通道為運輸、安裝、檢修維 護通道，這樣該通道既鄰近XHGIS,也鄰近兩組母線隔離開關(guān)，在運輸、安裝 設(shè)備，檢修維護設(shè)備方面極為方便。而第一組母線IM下方則分布兩組母線隔離 開關(guān)，這樣兩組母線下方的空間便得到了充分利用，從圖中可以清晰看出。另 外，由于XHGIS的出線套管BSG1在母線隔離開關(guān)、通道和自身設(shè)備長度的控 制下，其已經(jīng)靠近出線下方與出線可直接連接。對于220kV的XHGIS便可省略 附圖2中約5m SF6絕緣的封閉母線1和3m的封閉母線2,極大節(jié)約了設(shè)備的費 用，XHGIS組合電器的整體構(gòu)造長度為L3,約為4m左右，體積相對原有的HGIS 要小很多，而運輸檢修通道又設(shè)立在其邊上，對XHGIS是很有好處的，具有良 好的可接近性，便于上人清理和進行設(shè)備維護。對應(yīng)220kV配電裝置的間隔長 度L4也只需35m。
在才企修斷路器CB時，將常M^敞開式的MDS1、 MSD2刀口打開，斷路器 CB兩側(cè)接地開關(guān)合上，使XHGIS與帶電母線之間形成一個明顯可見的斷口 ， 符合多年來運行檢修的習(xí)慣，保證了運行檢修人員的安全。
以上所述為應(yīng)用于雙母線接線的配電裝置實例，當(dāng)用于單母線的配電裝置 時，只需將靠近主干道的母線、母線架以及相應(yīng)的母線隔離開關(guān)取消，間隔斷 面的尺寸作相應(yīng)調(diào)整便可同樣實現(xiàn)斷路器檢修過程中母線不需短時停電；能充 分利用母線下方的空間布置運輸檢修道，達到既節(jié)省用地，又方便安裝、運輸、 檢修的目的，見附圖5，對應(yīng)220kV配電裝置的間隔長度L5約27m。
本發(fā)明未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。 10
權(quán)利要求
1、110kV/220kV電壓等級組合電器，包括有斷路器、出線隔離開關(guān)和第一互感器、第二互感器兩個互感器，其結(jié)構(gòu)要點在于，其連接為出線隔離開關(guān)、第一互感器、斷路器、第二互感器依序串聯(lián)電連接，并以六氟化硫氣體為絕緣介質(zhì)，將電連接的出線隔離開關(guān)、互感器和斷路器封閉在絕緣氣體的氣室內(nèi)，出線連接在出線隔離開關(guān)一側(cè)的六氟化硫出線套管上，在第二互感器一側(cè)通過六氟化硫母線側(cè)套管與以空氣作為絕緣介質(zhì)的母線隔離開關(guān)相連接，母線隔離開關(guān)的另一端連接同樣以空氣作為絕緣介質(zhì)的母線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的110kV/220kV電壓等級組合電器，其特征在于互 感器為一種電流互感器，第一互感器和第二互感器分別布置安裝在斷路器 兩側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的110kV/220kV電壓等級組合電器，其特征在于電 流互感器可以是電磁式電流互感器，也可以是電子式電流互感器。
4、 110kV/220kV電壓等級組合電器應(yīng)用，其特征在于，包括如下組成 第一母線組、第二母線組、母線架、母線與出線聯(lián)合構(gòu)架， 如權(quán)利要求1所述的XHGIS組合電器一套，出線電壓互感器、避雷器，第 一母線隔離開關(guān)、第二母線隔離開關(guān)；從變電站所區(qū)圍墻開始到主干道依序布置設(shè)備如下出線電壓互感器、避 雷器，XHGIS組合電器，第二母線隔離開關(guān)和第一母線隔離開關(guān)； 第 一母線隔離開關(guān)連接第 一組母線，第二母線隔離開關(guān)連接第二組母線， XHGIS組合電器的母線側(cè)套管與第二母線隔離開關(guān)采用管母線進行架高連 接，在它們之間提供一條運輸檢修通道；XHGIS組合電器的出線套管以及出線電壓互感器、避雷器在母線與出線聯(lián) 合構(gòu)架下方與對應(yīng)的母線和出線連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的110kV/220kV電壓等級組合電器應(yīng)用，其特征在于 電壓互感器可以是電磁式電壓互感器，也可以是電子式電壓互感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合電器，特別是一種110kV/220kV電壓等級組合電器及其應(yīng)用。本發(fā)明的組合電器是在原有HGIS基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，因此其簡稱為XHGIS。本發(fā)明的特點在于，提供一種不帶母線隔離開關(guān)的新型組合電器及其在配電裝置中的應(yīng)用，能設(shè)計出一種安裝、擴建、運行方便的新型配電裝置；整個技術(shù)方案用地少，能充分利用母線下方空間，比典型設(shè)計的屋外AIS方案占地減少30％～40％；本發(fā)明的投資也少，相對HGIS少，且其綜合投資費用與AIS方案相比不再處于劣勢；同時，本發(fā)明還具有檢修斷路器時母線不需要停電，不影響母線運行，可靠性比較高的特點，既充分發(fā)揮SF₆組合電器的優(yōu)勢，又能克服其檢修、擴建方面的劣勢。
文檔編號H02B13/035GK101662132SQ200910112138
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者姜文瑾, 巖 張, 羅明覽, 羅湘梅 申請人:福建省電力勘測設(shè)計院;福建永福工程顧問有限公司;羅明覽