CN101752798A - 金属封闭的高压配电站 - Google Patents

Abstract

变电站使到达变电站任一侧的大量的高压电力线(1)能够被管理，无需变电站占用宽区域或大体积。气体绝缘变电站(10)包括各种用于处理电力的隔间(12)，以及母线(14)。通常通过可移动的架空导体(2)和封闭的穿墙套管(16)将电力传输至所述隔间。应急母线(24)设置在气体绝缘变电站(10)之上，优选地位于建筑物的顶(11)上，并且通过垂直套管(25)的线将应急母线连接到各高压电力线(1)。因此，任何可用的隔间可以用作应急隔间，并且气体绝缘变电站(10)的多个隔间是可以短路的。

Description

金属封闭的高压配电站

技术领域

本发明涉及用于配电以及处理高压电的变电站，变电站最常安装在户外，适于接收来自产生电力的发电装置的电力并将该电力发送到电力的用户和消费者。

更具体地，本发明涉及所谓的金属封闭的气体绝缘变电站的技术。

背景技术

首先应当说明，高压输、配电的概念，尤其是采用高压变电站的情况下，使用两种导体绝缘的技术。第一种技术是空气绝缘技术，第二种技术是金属封闭绝缘技术。

空气绝缘技术用于“高压”类型的电力线，诸如在乡村最常见的由高达几十米的电塔架设的输电线路。各种传送电力(可以是若干相位)的导体必须不仅要以预定距离彼此间隔开还要以预定距离与生物可以进入的位置间隔开。这就解释了谈及的电塔为什么是高的以及高压线路为什么是间隔开的。

在所谓的金属封闭绝缘技术中，导体被装入充满绝缘气体(即六氟化硫(SF6))的密闭外壳内。于是该设备很复杂，但是它确实导致地面空间和容积显著的节约。

利用金属封闭绝缘技术的变电站接收许多使用空气绝缘的高压架空电力线。它们使用从电力线朝地面延伸的架空连接导体(overhead connecting conductors)，在这里电力被利用金属封闭绝缘技术的装置接收。因此，在“金属封闭”类型的变电站中存在各种组件，各种组件在各自的金属外壳里都是绝缘的并且在称做“隔间(bay)”的单元里被组装在一起。这样的隔间包括各种处理电力的装置，即断流装置、选择器开关装置、变压器以及断路器。这些隔间通过中间导体被连接到通常是水平的并且适于与所有隔间互连的母线上。到达高压金属封闭变电站的每条高压电力线这样连接到至少一个隔间，因此每条高压电力线可以与其他任何(无论其是否在金属封闭变电站终止的)高压线路连接。值得一提的是，所有这些具有母线的隔间通常位于封闭的建筑物内。

有时认为，为了使维修或者维护工作能够在隔间上进行，提供至少一组应急母线组以能够使一个或多个隔间短路是必要的，同时为了不给电力用户带来不便，电力必须没有中断继续配送。丧失金属封闭的变电站的一个隔间的可用性有非常严重的后果，尤其当有关的隔间连接到高功率发电机或高关键性的电力线时。

图1示出目前使用的一类“线性”类型的高压金属封闭变电站的横截面。该图示出将电力作为输入送入变电站并将电力作为输出送出变电站的高压电力线1。电力是从输入和输出点6被送入和送出的，该输入和输出点6在相对于装有GIS 10(即气体绝缘变电站)的主建筑物11横向布置的桥门架(portal frame)15的附近。基本上垂直延伸的架空连接导体2，经由穿过承重墙11延伸的穿墙套管(wall bushings)16提供高压电力线1与GIS10的元件之间的连接。连接臂17将连接延伸到GIS 10本身，并连接到布置在变电站内的隔间12。隔间通过连接元件13连接到至少一组母线14上。连接臂17、隔间12、连接元件13以及母线14都是使用金属封闭绝缘技术的元件。换句话说，这些元件包括都由金属制成的管道，弯头和接合部件，在它们之内具有导体和绝缘气体，气体以大约3巴(bar)到大约7巴的压力包围着导体。

应注意，在主建筑物11的两侧都存在两组三条应急母线4，其以若干米间隔开(对于400千伏(KV)的电压大约7到8米)，并位于地面上若干米的高度。这些应急母线4利用空气绝缘技术并因此使得在主建筑物11的两侧可得到非常广阔的空间是必要的。也应注意将上述两组应急母线4连接在一起的架空导体3的存在。

可以看出，这些传统的应急母线组需要大约50米宽的非常大块的土地。

本发明计划通过利用另一种应急母线技术解决这个问题。

发明内容

为此，本发明主要提供线性结构的高压配电变电站，其中包括如下：

用于高压电力线的多个电力输入和输出点，位于变电站的任一侧；

多个隔间，隔间包括与高压线路连接的电力处理设备，每条高压线路通过第一可移动的架空连接导体与电力处理设备连接；

架空套管连接，用于将两点连接在一起，这两点就是横跨变电站彼此呈面向关系的电力输入点和电力输出点；

第二可移动的架空连接导体，用于将电力输入点和电力输出点连接到架空套管连接；

至少一组主母线，纵向地设置在变电站中并构成适于利用所谓的金属封闭技术以将隔间连接在一起的中心导体；以及

至少一组应急母线，特别用于使至少一个不能使用的隔间短路；

根据本发明，该组应急母线是金属封闭的以便接近包括主母线、隔间以及电力输入和输出点的变电站的部分。

在本发明的第一个优选实施例中，单独的应急母线组设置在由主母线和隔间构成的组件之上。

当主母线和母线设置在GIS内部时，应急母线组则设置在GIS的顶部。

在很常见的情况下，即，配电变电站用于三相电，电力输入和输出点、主母线、应急母线、第一和第二架空连接导体以及架空套管连接三个为一组的情况下，为每条应急母线提供金属封闭。

另外，当配电变电站用于三相电，电力输入和输出点、连同主母线、应急母线、第一和第二可移动架空连接导体以及架空套管连接为三个一组的情况下，在单个的金属外壳内为三条三相应急母线提供金属封闭。

附图说明

本发明以及它的各个实施例和特征可以参照附图的图形通过阅读具体实施方式更好的理解，图中分别示出了：

图1是已经描述的现有技术的变电站的横截面图；

图2A是本发明的变电站正常工作的第一实施例的横截面图；

图2B是图2A所示的本发明的变电站也在正常工作的俯视图；

图3A是本发明的同一变电站在两个隔间与完全绝缘的GIS连接的配置下的横截面；

图3B是图3A所示的同一变电站的俯视图，其中GIS是隔离的；

图4A是当应急隔间正在使用时，在变电站的精确位置的隔离的隔间的层次上示出的本发明的变电站的横截面；

图4B是图4A所示的当应急隔间正在使用时示出的本发明的变电站的俯视图；

图4C是在所述应急隔间的层次看到的，还是应急隔间正在使用的本发明的同一变电站的横截面；

图5是本发明的三相在同一外壳中的变电站的第二可能实施例的横截图。

具体实施方式

正常工作情况

图2A示出参照图1描述的现有技术的变电站的主要元件，即高压电力线1到达输入和输出点6，输入和输出点6设置在线路通过绝缘体26连接到的两个横向桥门架15的附近。这些桥门架之间的地面上的装置是GIS，其包括对变电站的运行是必要的一组或多组主母线14，这些母线中的每一条被布置在金属外壳13内。该图还示出了可移动的第一架空连接导体2，其连接到穿过建筑物结构延伸的连接臂16上，从而将电力送入GIS10的内部。因此GIS10在由其顶部11所代表的建筑物10之内。

本发明的新颖性在于应急母线24没有设置在建筑物侧面的远离GIS10的位置上，而是将每一条母线都布置在金属外壳27内。因此，它们是水平的并且贯穿变电站的全长延伸。应急母线通过垂直套管25连接到各个架空套管连接13，每个架空套管连接13在两排(在变电站之外的)高压线路1的中间，贯穿变电站的宽度延伸。

从而可以理解，该变电站的总宽度与图1所示的变电站宽度相比减少很多。

图2A示出不使用应急母线24时，在一个或两个正常工作的隔间12的层次上的变电站。

图2B是在同一正常工作状态下的变电站的俯视图。这里没有示出隔间，但是隔间的位置(尽管不必要)是典型地以每条高压线路1的中心相为中心。因此，通过架空导体(在图2B中未示出，但在图2A中用2表示)将电力输入到每一个隔间，架空导体在建筑物的墙18的套管16处终止。在这种工作状态下，架空套管连接3不输送任何电力。

未示出该设备的安装在隔间的层次上的各种元件，断路器，变压器等。仅示出了贯穿变电站的整个宽度延伸并连接到架空套管连接3上的三条应急母线24，尽管它们当时并没有工作。

图2B示出在穿墙套管16之间伸展的架空套管连接3。应该注意，该组应急母线24只有一个连接点，该组应急母线24穿过垂直套管25，用于具有设置在建筑物的任一侧的穿墙套管16的一对隔间12。

与变电站完全绝缘的应急状态

如果由于严重操作故障或大型维修，一个或多个隔间的功能丧失，可能需要直接依赖架空电力线1而不通过金属封闭的变电站。

参考图3A，第一个解决方案是通过接收高压线路1的电力并利用穿过第二架空连接导体7的架空套管连接3来绝缘整个GIS10。然后，电力通过垂直套管25降落(bring down)到应急母线24。因此每条应急母线24传送电力到变电站中的另一个位置，以便随后通过其他垂直套管25再次占用它，以便通过相应的架空套管连接3和相应的架空导体连接7将电力输送到高压线路1并由此到用户。

图3B示出了这一路径，其中电力通过图的左上方所示的高压线路1到达，并由此到达三个相应的架空套管连接3并通过垂直套管25降落到应急母线24。电随后可以进一步通过相应的垂直套管25以及它们的三个相应的架空套管连接3被重新分配给其他三条高压线路1(例如图右下方示出)。则通过该组应急母线连接的两条线路之间的连接就完全位于GIS 10之外，因此GIS 10是短路的或绝缘的。

如果由于严重的工作故障或为了大型维修的目的单独的隔间的功能丧失时，可能需要经过应急母线24将一条架空电力线1直接连接到GIS的应急隔间。

图4A示出如何通过利用应急隔间使隔间短路。应急隔间可能是一个永久的专用于应急情况的隔间，或可选地，可以当有故障的隔间短路时在可用的隔间中选择。

电力通过右边的高压电力线1送入，并通过第二个架空连接导体7送至相应的架空套管连接3。在这种情况下，图2A中参考标号2的第一架空连接导体已被移走，从而电力不降落到右边穿墙套管16。随后通过垂直套管25将电力送至再次定位在建筑物的屋顶11上的应急母线组24。电力随后可被输送到变电站的另一个位置，特别是具体的应急母线或任何其他可用的用于应急目的的隔间。

现在参考图4B，该图是示出了隔间绝缘的特殊情况的俯视图，在这种情况下隔间在图4B的左边。通过图左上方示出的高压电力线1到达的电力，没有降落到穿墙套管16，但通过第二架空连接导体7改变方向到相应的架空套管连接3(见图中的箭头)。因此，电力随后通过垂直套管25降落到应急母线组24。随后沿这些母线输送并再次降落到(在这中特定情况下位于图4B中心的)应急隔间。为此目的，图中心示出的架空套管连接3与使电力降落到应急隔间的三个穿墙套管16的第二架空连接导体7一起使用。

图4C示出电力如何通过连接到穿墙套管16的第二架空连接导体7降落(bring down)，从而使电力能够达到GIS10的内部，其中在应急隔间12中用于处理电力的元件、设备和装置位于GIS 10中。因此与隔间(其GIS短路)对应的电力线1再一次连接到金属封闭的变电站。电力当然能够被分配到各个高压电力线1。

图5示出利用本发明的特征并以同样的方式工作的变电站，但在该图中的三条应急母线组24被封闭在单独的金属外壳28内。外壳28当然确实保持绝缘，因为这种单独的金属外壳28形成特定尺寸，从而使绝缘气体(诸如SF6气体)能够为输送所分配的三相电的三条应急母线提供足够绝缘。

还应提及的是，有可能设想不将应急母线组设置在包含GIS的建筑物的屋顶上而是设置在建筑物的旁边，甚至下方。

本发明使桥门架的高度和GIS所在的那块土地的尺寸(尤其是其宽度)能够被优化。这样的安排所需要的地面面积当然更小，因为这样的安排不要求专门设置一个或两个传统的自然位于建筑物两侧的应急母线组，如图1所示，而是使它们能够位于装有GIS的建筑物之上。

所谓金属封闭技术使应急母线组能够受益于这种设备的大大改进的可靠性，在这种设备中变电站的带电部分和绝缘体被从周围的环境中移走。

应该提及的是金属封闭的应急母线，可以是单独的相，或者三相也同样好，其中，在单独的相中，每个金属外壳中一相，在三相中，如图5所示三相在一个单独的外壳中。

所使用的应急隔间可以是一个专门的隔间，或实际上可以是任何其他可用的并适于作为应急隔间供应急使用的任何东西。

架空套管连接3的安排使只存在一个用于每对隔间的连接点，这与成本考虑相关。

如果GIS不可用，无论如何，本发明还允许任何两个连接到金属封闭变电站的关键性架空电力线之间保留一个连接。

最后，连接到应急母线集的架空连接能够避免由完全金属封闭连接造成的可用性丧失。

Claims (4)

1.一种线性结构的高压配电变电站，其中包括：

多个电力输入和输出点(6)，位于所述变电站的任一侧，用于高压电力线(1)；

多个隔间(12)，包含所述高压电力线(1)所连接到的电力处理设备，每条所述高压电力线通过第一可移动的架空连接导体(2)连接到所述电力处理设备；

架空套管连接(3)，用于将两点(6)连接在一起，所述两点即横跨所述变电站彼此呈面向关系的电力输入点和电力输出点；

第二可移动的架空连接导体(7)，用于将所述电力输入和输出点(6)连接到所述架空套管连接(3)；

至少一组主母线(14)，纵向地设置在所述变电站内，并构成适于利用所谓的金属封闭技术以将所述隔间连接在一起的中心导体；以及

至少一组应急母线(24)，用于使至少一个不能使用的隔间(12)短路；

所述变电站特征在于，它具有单独的应急母线组(24)，所述单独的应急母线组(24)设置在由所述主母线(14)和所述隔间(12)构成的组件之上，所述应急母线组(24)是金属封闭的，以便接近包括所述主母线(14)、所述隔间(12)以及所述电力输入和输出点(6)的所述变电站的部分。

2.根据权利要求1所述的配电变电站，其中，所述主母线和所述隔间(12)设置在GIS(10)之内，其特征在于，所述应急母线组(24)设置在所述GIS(10)的顶上。

3.根据权利要求1所述的适于三相电配送的配电变电站，其中，所述电力输入和输出点(6)、所述主母线(14)、所述应急母线(24)、所述第一和第二可移动架空连接导体(2，7)以及所述架空套管连接(3)被分成三个一组，其特征在于，每条应急母线(24)是金属封闭的。

4.根据权利要求1所述的适于三相电配送的配电变电站，其中，所述电力输入和输出点(6)、所述主母线(14)、所述应急母线(24)、所述第一和第二架空连接导体(2，7)以及所述架空套管连接是三个一组，其特征在于，三相的所述三条应急母线(24)位于单独的金属外壳(28)中。

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