CN110165563A - 一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置 - Google Patents
一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，与现有技术相比解决了常规220kV变电站高压配电接线中扩建时需全站停电的缺陷。本发明的母线转移开关接于1M分段母线和2M分段母线之间，所述的母线转移开关包括1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关，所述的1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关依次串联；出线L1并接在1G隔离开关与3G隔离开关之间，出线L2并接在1G隔离开关与2G隔离开关之间。本发明设计了一种新型的HGIS接线结构形式，提高了供电可靠性，减少了扩建停电时间，同时减少了电气设备，节约了工程造价，易于运行维护。
Description
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，具体来说是一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置。
背景技术
现有技术中，GIS、HGIS间隔扩建过程中一般采用“对接气室抽真空，相邻气室减半压”的措施对接新上设备，对于采用双母线接线的变电站需全站停电。随着国民经济的发展，电力用户对供电可靠性的要求越来越高，全站停电的可实施性越来越低。
如图1所示，通用设计方案中，新扩建出线间隔的吊装过程中需要2M短时停电，且母线引下线的引接过程中需1M及2M同时停电；双母共梁式方案中，新扩建出线间隔的设备吊装、母线引下线的引接过程中均需1M及2M同时停电。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中常规220kV变电站高压配电接线中扩建时需全站停电的缺陷，提供一种应用于变电站单母线分段接线的220kVHGIS配电装置来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，包括母线转移开关、出线L1、出线L2、1M分段母线和2M分段母线，其特征在于：
所述的母线转移开关接于1M分段母线和2M分段母线之间，所述的母线转移开关包括1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关，所述的1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关依次串联；出线L1并接在1G隔离开关与3G隔离开关之间，出线L2并接在1G隔离开关与2G隔离开关之间。
所述的母线转移开关控制出线L1与1M分段母线相连、出线L1与2M分段母线相连、出线L2与1M母线相连、出线L2与2M母线相连。
所述变电站的配电装置均为HGIS设备，主变进线依次通过HGIS设备进线侧的进线套管、主变进线断路器、母线转移开关、主变出线套管连至管型母线；线路出线由管型母线通过HGIS出线侧的出线套管、母线转移开关、出线断路器、出线侧出线套管连接至出线构架上的出线端。
所述的HGIS设备为220kV HGIS配电装置，其设有主变进线间隔、母线设备间隔、线路出线间隔、分段间隔；HGIS设备内含有断路器CB、隔离开关DS、检修接地开关ES、快速接地开关FES、电磁式电流互感器CT和电磁式电压互感器PT，断路器CB、隔离开关DS、检修接地开关ES、快速接地开关FES、电磁式电流互感器CT和电磁式电压互感器PT通过导体介质连接构成完整回路。
所述的主变进线间隔、母设间隔、出线间隔、分段间隔均通过母线转移开关与1M分段母线或2M分段母线相连接。
所述的主变进线间隔中进线导线引下至HGIS设备进线侧的进线套管，进线套管通过导体介质与电磁式电流互感器CT相连，带电显示器VD、检修接地开关ES并接于导体介质上，电磁式电流互感器CT与主变进线断路器相连，主变进线断路器与隔离开关DS相连后，通过1M侧的隔离开关经主变出线套管引上至1M母线，通过2M侧的隔离开关经主变出线套管引上至2M母线。
所述的#1母线设备间隔中#1母线设备与隔离开关DS连接，隔离开关DS并接于母线转移开关与1M侧的主变出线套管间的导体介质上，经主变出线套管引上至1M母线；检修接地开关ES并接于隔离开关DS的母线设备侧，快速接地开关FES并接于隔离开关DS的母线侧。
所述的出线间隔中管型母线通过引下线接至第一出线间隔和第二出线间隔，第一出线间隔和第二出线间隔的结构相同，第一出线间隔和第二出线间隔均通过母线转移开关与1M分段母线、2M分段母线连接；所述的第一出线间隔包括位于HGIS出线侧的出线套管、母线转移开关、出线断路器、出线侧出线套管；出线间隔中管型母线通过引下线接至出线套管，出线套管通过母线转移开关与出线断路器相连，出线断路器与出线侧出线套管相连，出线侧出线套管引上接至出线构架上的出线端。
有益效果
本发明的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，与现有技术相比设计了一种新型的HGIS接线结构形式，提高了供电可靠性，减少了扩建停电时间，同时减少了电气设备，节约了工程造价，易于运行维护。
本发明与常规双母线方案相比，优化配置接线，采用改进型单母线分段接线，可实现远期间隔的不停电扩建，解决常规HGIS双列布置方案扩建存在的全站停电问题。可靠性、灵活性及经济性优于双母线接线，并取消进出线侧隔离开关。间隔内套管数量同比减少2组，设备的外露绝缘亦相应减少，设备的可靠性得到相应提升，且减少了套管的的运维量。
同时，还具有以下优点：
1、将母设间隔设备与主变间隔整合，母设间隔不装设避雷器；
2、通过计算压缩配电装置区纵向、横向尺寸，减少占地面积；
3、新型的配电装置，适应了电网的进一步发展，充分利用有限土地资源，减少了变电站的占地面积，该整合方案综合效益显著。
附图说明
图1为现有技术中基于HGIS双母线接线示意图；
图2为本发明所述的单母线分段接线结构示意图；
图3为本发明中220kV变电站HGIS配电装置配置接线图；
图4为本发明中220kV变电站HGIS配电装置平面布置图；
图5为图4中HGIS配电装置#1主变-#1母设间隔断面图；
图6为图4中HGIS配电装置预留出线-出线1间隔断面图；
图7为本发明中出线—出线设备单元扩建接口处气室分隔图；
其中，1-主变进线间隔中进线、2-进线套管、3-变进线断路器、4-母线转移开关、5-主变出线套管、6-管型母线、7-出线套管、8-出线断路器、9-出线侧出线套管、10-1M母线至1M母线套管的引下线、11-2M母线至2M母线套管的引下线。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图2所示，本发明所述的母线转移开关接于1M分段母线和2M分段母线之间，所述的母线转移开关包括1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关，所述的1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关依次串联；出线L1并接在1G隔离开关与3G隔离开关之间，出线L2并接在1G隔离开关与2G隔离开关之间。所述的母线转移开关控制出线L1与1M分段母线相连、出线L1与2M分段母线相连、出线L2与1M母线相连、出线L2与2M母线相连。
HGIS设备指将断路器CB、隔离开关DS、检修接地开关ES、快速接地开关FES、电磁式电流互感器CT和电磁式电压互感器PT置于金属壳体中的组合电器，以SF6(六氟化硫)气体作为绝缘介质，三相ABC母线以空气作为绝缘介质，组合电器与三相母线通过导线相连。
如图3和图4所示，一种改进型单母线分段接线的新型220kV HGIS配电装置，包括主变进线间隔、母线设备间隔、线路出线间隔、分段间隔；电能由出线间隔流至汇流母线，再通过母线分配至主变进线间隔。同间隔对应位置的两回出线通过母线转移开关与1M分段母线或2M分段母线相连接，实现负荷、电源的均匀分配及母线检修状态下的母线倒换。
与常规通用设计220-B-2方案相比。220kV配电装置采用断路器双列布置，220kV出线间隔采用“双层出线”方案，将2回出线间隔进行模块组合，形成2回路组合在一个间隔宽度内的模块化布置方式。并将主变间隔与母设间隔整合布置在同一间隔，减少横向间隔数量。并对间隔宽度进行优化，如表1所示，间隔宽度优化为12米。
表1 220kV HGIS配电装置尺寸
如图5所示，作为HGIS配电装置的#1主变-#1母设间隔，即进线一侧，其HGIS配电装置的安装结构如下：
主变进线间隔中进线1导线引下至HGIS设备进线侧的进线套管2，进线套管2通过导体介质与电磁式电流互感器CT相连，带电显示器VD、检修接地开关ES并接于导体介质上，电磁式电流互感器CT与主变进线断路器3相连，主变进线断路器3与隔离开关DS相连后，通过1M侧的隔离开关经主变出线套管5引上至1M母线，通过2M侧的隔离开关经主变出线套管5引上至2M母线。所述的#1母线设备间隔中#1母线设备与隔离开关DS连接，隔离开关DS并接于母线转移开关与1M侧的主变出线套管5间的导体介质上，经主变出线套管5引上至1M母线；检修接地开关ES并接于隔离开关DS的母线设备侧，快速接地开关FES并接于隔离开关DS的母线侧。将母设间隔设备与主变间隔整合，母设间隔可不装设避雷器。
如图6所示，作为HGIS配电装置的预留出线-出线1间隔，即出线侧，其HGIS配电装置的安装结构如下：
出线间隔中管型母线6通过引下线接至第一出线间隔和第二出线间隔，第一出线间隔和第二出线间隔的结构相同，第一出线间隔和第二出线间隔均通过母线转移开关4与1M分段母线、2M分段母线连接；所述的第一出线间隔包括HGIS侧的出线套管7、母线转移开关4、出线断路器8、出线侧出线套管9；出线间隔中管型母线6通过引下线接至出线套管7，出线套管7通过母线转移开关4与出线断路器8相连，出线断路器8与出线侧出线套管9相连，出线侧出线套管9引上接至出线构架上的出线端。
变电站实际运行中，主变/线路断路器两侧隔离开关的主要作用仅体现在断路器、电流互感器、线路等检修时，确保检修设备与带电设备之间有明显的断开点，满足现场工作安全措施的需要。在AIS(空气绝缘)设备中，只要断路器退出，两端隔离开关打开，接地开关接地，断路器就可以检修了，HGIS设备即使断路器两端隔离开关都打开时，也不能现场解体检修，从而无法为断路器、互感器检修提供有效的电气隔离。由于HGIS设备自身的故障率较低，属于高可靠性甚至免维护型产品，故取消线路或主变侧隔离开关，减少组合电器内元件数量，进而提高整体可靠性。
常规的双母线接线方案在出线端设置两组套管，管型双母线两侧均设置两组套管接至两侧对应的间隔，例如主变间隔采用两组接线接至Ⅰ母线和Ⅱ母线，一组接线接至主变。线路间隔采用两组接线接至Ⅰ母线和Ⅱ母线，一组接线接至线路出线端，共需6组套管线。本方案采用特有的接线型式，母线至出线端设置两组套管，母线至两侧的配电装置设置各设置1组套管，共需4组套管。同一间隔较常规方案节约2组出线套管。工程经济性显著增加。
如图4、图5和图6所示，通过计算压缩母线相间距及母线间距，优化纵向尺寸。220kV配电装置纵向尺寸压缩至39.75米，相比常规通用设计方案220kV配电装置模块纵向尺寸55.5米，压缩尺寸15.75米。通过压缩220kV配电装置区的横向和纵向尺寸，该配电装置较同规模常规通用设计方案节省占地27.7％。
HGIS设备通常存在分期建设的情况，通过合理预留过渡气室，实现HGIS设备的不停电扩建：
如图7所示，扩建出线2时仅需短时间1M停电转检修即可，并同时将母线转移开关打开，便可实现扩建设备的吊装就位。
国内GIS/HGIS设备在拼接时一般采取“对接气室抽真空，相邻气室减半压”的措施，为避免后期扩建出线1造成停电影响，按图7所示的气室分隔图进行预留设计。打开1G、3G隔离开关，便可实现设备拼接过程中出线1的不停电运行。
耐压试验过程中时，单断口(即打开1G、3G隔离开关)无法保证耐压试验时安全(隔离断口两侧存在两侧电压的叠加)，因此，耐压试验时需将1M母线至1M母线套管的引下线10短时拆除(此时1M短时停电)，出线1间隔陪停，并打开3G及2G隔离开关(此时为双断口)，不需拆除2M母线至2M母线套管的引下线11，其他出线间隔均正常供电。待到耐压试验完成后，便可恢复出线1的供电，重新安装1M母线至1M母线套管的引下线11后，1M便可恢复供电，出线2亦可供电。
综上，不完整出线—出线设备单元扩建过程为：先对1M停电，解开1M母线至1M母线套管的引下线11，待到设备就位安装完成后(过程中，母线转移开关3G打开，出线1运行于单母线方式)，出线1停电，待完成耐压试验后，恢复出线1、2M母线供电，并完成出线2供电运行。
常规通用设计方案中，新扩建出线间隔的吊装过程中需要2M短时停电，且母线引下线的引接过程中需1M及2M同时停电；双母共梁式方案中，新扩建出线间隔的设备吊装、母线引下线的引接过程中均需1M及2M同时停电，因此，优化方案扩建时停电范围相对较小。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，包括母线转移开关、出线L1、出线L2、1M分段母线和2M分段母线，其特征在于：
所述的母线转移开关接于1M分段母线和2M分段母线之间，所述的母线转移开关包括1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关，所述的1G隔离开关、2G隔离开关和3G隔离开关依次串联；出线L1并接在1G隔离开关与3G隔离开关之间，出线L2并接在1G隔离开关与2G隔离开关之间。
2.根据权利要求1所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：所述的母线转移开关控制出线L1与1M分段母线相连、出线L1与2M分段母线相连、出线L2与1M母线相连、出线L2与2M母线相连。
3.根据权利要求1所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：主变进线依次通过HGIS设备进线侧的进线套管(2)、主变进线断路器(3)、母线转移开关(4)、主变出线套管(5)连至管型母线(6)；线路出线由管型母线(6)通过HGIS出线侧的出线套管(7)、母线转移开关(4)、出线断路器(8)、出线侧出线套管(9)连接至出线构架上的出线端。
4.根据权利要求3所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：还包括主变进线间隔、母线设备间隔、线路出线间隔、分段间隔；HGIS设备内含有断路器CB、隔离开关DS、检修接地开关ES、快速接地开关FES、电磁式电流互感器CT和电磁式电压互感器PT，断路器CB、隔离开关DS、检修接地开关ES、快速接地开关FES、电磁式电流互感器CT和电磁式电压互感器PT通过导体介质连接构成完整回路。
5.根据权利要求4所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：所述的主变进线间隔、母设间隔、出线间隔、分段间隔均通过母线转移开关与1M分段母线或2M分段母线相连接。
6.根据权利要求3所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：所述的主变进线间隔中进线(1)导线引下至HGIS设备进线侧的进线套管(2)，进线套管(2)通过导体介质与电磁式电流互感器CT相连，带电显示器VD、检修接地开关ES并接于导体介质上，电磁式电流互感器CT与主变进线断路器(3)相连，主变进线断路器(3)与隔离开关DS相连后，通过1M侧的隔离开关经主变出线套管(5)引上至1M母线，通过2M侧的隔离开关经主变出线套管(5)引上至2M母线。
7.根据权利要求6所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：所述的#1母线设备间隔中#1母线设备与隔离开关DS连接，隔离开关DS并接于母线转移开关与1M侧的主变出线套管(5)间的导体介质上，经主变出线套管(5)引上至1M母线；检修接地开关ES并接于隔离开关DS的母线设备侧，快速接地开关FES并接于隔离开关DS的母线侧。
8.根据权利要求3所述的一种应用于变电站单母线分段接线的220kV HGIS配电装置，其特征在于：所述的出线间隔中管型母线(6)通过引下线接至第一出线间隔和第二出线间隔，第一出线间隔和第二出线间隔的结构相同，第一出线间隔和第二出线间隔均通过母线转移开关(4)与1M分段母线、2M分段母线连接；所述的第一出线间隔包括位于HGIS出线侧的出线套管(7)、母线转移开关(4)、出线断路器(8)、出线侧出线套管(9)；出线间隔中管型母线(6)通过引下线接至出线套管(7)，出线套管(7)通过母线转移开关(4)与出线断路器(8)相连，出线断路器(8)与出线侧出线套管(9)相连，出线侧出线套管(9)引上接至出线构架上的出线端。
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