該方法已成功應(yīng)用于珠海某變電站氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備擴(kuò)建工程中，結(jié)果證明提出的擴(kuò)建新方法能夠大大提高供電可靠性，縮短施工工期。

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（gas insulated switchgear, GIS）是一種將斷路器、隔離開關(guān)（又稱刀閘）、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等設(shè)備全部封閉在金屬接地的外殼中，并在其內(nèi)部充有一定壓力SF6絕緣氣體的高壓組合電器，因其具有占地面積小、運(yùn)行可靠性高、維護(hù)工作量少等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于變電站中。

但由于電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷增長(zhǎng)、一次性投資大等諸多因素，采用GIS的變電站經(jīng)常分兩期或多期進(jìn)行建設(shè)，投運(yùn)后的GIS擴(kuò)建是相對(duì)困難的，除了對(duì)接工藝復(fù)雜外，還涉及電網(wǎng)轉(zhuǎn)供電壓力增大、擴(kuò)建母線停電時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題。

投運(yùn)后的GIS擴(kuò)建對(duì)接基本方式有兩種：①運(yùn)行母線上沒有預(yù)留出線間隔的擴(kuò)建，主母線需延伸擴(kuò)建后，再與擴(kuò)建間隔對(duì)接；②運(yùn)行母線上預(yù)留了出線間隔的擴(kuò)建，出線間隔和擴(kuò)建間隔直接對(duì)接。對(duì)于運(yùn)行母線上預(yù)留了出線間隔的擴(kuò)建工程，不需要母線停電，可以很方便地進(jìn)行出線擴(kuò)建工作。

而對(duì)于母線沒有預(yù)留出線間隔的情況，如果涉及到采用雙母接線的GIS，在擴(kuò)建過(guò)程中就往往需要雙母同停一段時(shí)間來(lái)進(jìn)行母線的精準(zhǔn)對(duì)接，此時(shí)就會(huì)造成一條供電通道的減少，擴(kuò)大停電范圍，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，GIS擴(kuò)建工程對(duì)接方式的改進(jìn)研究對(duì)于提高電網(wǎng)供電可靠性具有重要的實(shí)際意義。

本文從改進(jìn)過(guò)渡套管安裝手孔的角度出發(fā)，提出了一種適用于雙母均沒有預(yù)裝出線間隔情況的GIS間隔擴(kuò)建新方法，并將該方法應(yīng)用于珠海某變電站220kV GIS擴(kuò)建工程中，實(shí)現(xiàn)了在不同停雙母的前提下對(duì)GIS間隔進(jìn)行擴(kuò)建，驗(yàn)證了該方法的可行性與優(yōu)越性。

1 GIS擴(kuò)建新方法

1.1 問(wèn)題分析

GIS的主要部件及連接方式如圖1所示。其中：CB（circuit breaker）表示斷路器、B（bus）表示母線、CT（current transformer）表示電流互感器、DS（disconnecting switch）表示刀閘、ES（earth switch）表示接地刀閘、FES（fast earth switch）表示快速接地刀閘、LA（lightening arrester）表示避雷器、VT（voltage transformer）表示電壓互感器；C/H（cable- head）表示電纜終端。

圖1 GIS結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)于沒有預(yù)留出線間隔的雙母接線GIS擴(kuò)建工程來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的對(duì)接套管安裝手孔過(guò)小，施工人員的操作空間受限，只能滿足安裝吸附劑、局部清理及檢查的功能，不能保證母線對(duì)接精度，施工人員無(wú)法通過(guò)該手孔進(jìn)行母線導(dǎo)體的拼接作業(yè)，一般只能按照從原母線末端逐步加裝波紋管、拼接導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的過(guò)渡套管以及新間隔的順序進(jìn)行擴(kuò)建施工。

因此，原來(lái)的擴(kuò)建方式，在對(duì)接刀閘新間隔時(shí)（對(duì)接位置如圖1所示），由于刀閘間隔需要與Ⅰ、Ⅱ段母線同時(shí)對(duì)接，所以需要將與刀閘相連的兩段母線同時(shí)停電，造成一條供電通道的減少。

如果將安裝手孔直徑擴(kuò)大至能夠進(jìn)行母線導(dǎo)體拼接作業(yè)的程度，就可以先將新間隔組裝好，做完相應(yīng)試驗(yàn)后，再通過(guò)母線氣室對(duì)接新間隔與原建母線（對(duì)接位置如圖1所示）。這樣在Ⅰ母停電對(duì)接時(shí)，由于能夠通過(guò)刀閘氣室實(shí)現(xiàn)對(duì)接口與Ⅱ母之間的安全隔離，因此Ⅱ母可以不停電。同理，在Ⅱ母停電對(duì)接時(shí)，Ⅰ母也可不停電。這種擴(kuò)建方式不僅無(wú)需雙母同停，而且能夠大大縮短擴(kuò)建工程工期，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 大口徑安裝手孔設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

為此，本文設(shè)計(jì)了一種新型的大口徑對(duì)接過(guò)渡母線套管安裝手孔，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）母線法蘭面比母線筒外徑稍大，便于工程對(duì)接以及筒內(nèi)檢查。鑒于此特點(diǎn)，本文將對(duì)接母線套管的安裝手孔直徑擴(kuò)大至與母線套管法蘭面的管徑相同，增大了施工人員的操作空間及操作視野，通過(guò)此手孔可以輕松實(shí)現(xiàn)套管內(nèi)導(dǎo)體小車轉(zhuǎn)移、紅外線對(duì)準(zhǔn)、水平測(cè)高等多種施工手段的應(yīng)用，提高了母線對(duì)接精度。

圖2 大口徑安裝手孔實(shí)物圖

2）大口徑安裝手孔的位置與母線拼接導(dǎo)體位置平行對(duì)齊，如圖3所示。當(dāng)打開手孔后可直接進(jìn)行相關(guān)操作，進(jìn)一步方便施工人員進(jìn)行母線對(duì)接作業(yè)，提升了母線對(duì)接效率。

圖3 安裝手孔與拼接導(dǎo)體位置圖

設(shè)計(jì)的新型對(duì)接過(guò)渡母線筒在廣州西電高壓電氣制造有限公司（下文簡(jiǎn)稱西高公司）的制造廠內(nèi)進(jìn)行了模擬對(duì)接并通過(guò)了相關(guān)的高壓試驗(yàn)，開具了大口徑GIS過(guò)渡套管安裝手孔標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用證明，證實(shí)了此母線筒的各項(xiàng)性能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 擴(kuò)建工程概況

珠海某變電站需新建2回戶外220kV GIS出線間隔及主母線。220kV GIS為西高公司供貨產(chǎn)品，采用雙母雙分段的主接線方式，主母線額定電流為5000A，全三相分箱布置結(jié)構(gòu)，一期設(shè)備于2015年11月投運(yùn)。

本次工程擴(kuò)建兩個(gè)完整的出線間隔，擴(kuò)建涉及到與前期主母線進(jìn)行對(duì)接。由于過(guò)渡主母線較長(zhǎng)，導(dǎo)體較重，且過(guò)渡母線筒安裝手孔直徑較小，只能滿足安裝吸附劑及局部清理、檢查的功能，無(wú)法通過(guò)該手孔進(jìn)行母線導(dǎo)體的拼接作業(yè)。

在原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下，為了確保主母線對(duì)接的質(zhì)量及工藝要求，原擴(kuò)接方案在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)要求雙母線同停，從原母線末端逐步加裝波紋管、拼接導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的過(guò)渡套管以及新間隔，母線停電時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)太大。而且對(duì)澳供電的兩條線路分別布置在這兩段母線上，兩條母線同停會(huì)造成一條對(duì)澳供電通道的減少，降低對(duì)澳供電可靠性。此時(shí)，一旦其他對(duì)澳供電線路同時(shí)發(fā)生故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及政治影響。

2.2 擴(kuò)建新方法工程應(yīng)用情況

為了解決上述問(wèn)題，該變電站GIS擴(kuò)建工程應(yīng)用了本文提出的基于大口徑安裝手孔的擴(kuò)建新方法。擴(kuò)建工程的施工步驟分為如下4個(gè)階段。

1）220kV母線不停電，進(jìn)行新間隔一次、二次設(shè)備安裝就位工作。

根據(jù)施工圖紙及廠家技術(shù)要求進(jìn)行新擴(kuò)220kV GIS間隔安裝，設(shè)備軸線嚴(yán)格按照施工圖紙要求，完成兩個(gè)出線間隔本體完整形態(tài)安裝并進(jìn)行回路電阻測(cè)量、耐壓試驗(yàn)和局放試驗(yàn)。安裝完成后的示意圖如圖4所示。

圖4 擴(kuò)建第一階段效果圖

2）220kV ⅠM母線停電，進(jìn)行ⅠM母線對(duì)接安裝。對(duì)接完成后對(duì)ⅠM母線進(jìn)行同頻同相耐壓試驗(yàn)，ⅠM母線投入送電。

將對(duì)接導(dǎo)體提前放入母線筒內(nèi)，導(dǎo)體之間做好防護(hù)措施，防止吊裝時(shí)晃動(dòng)磕碰；壓縮波紋管，進(jìn)行220kV ⅠM母線對(duì)接操作，操作示意圖如圖5所示，具體步驟如下。

• （1）通過(guò)側(cè)面大口徑安裝手孔4將水平導(dǎo)體1插進(jìn)觸頭座進(jìn)行安裝。
• （2）分別通過(guò)側(cè)面大口徑安裝手孔4、5將水平導(dǎo)體2插進(jìn)觸頭座進(jìn)行安裝。
• （3）通過(guò)側(cè)面大口徑安裝手孔4將導(dǎo)體連接節(jié)3與水平導(dǎo)體1、2完成安裝并緊固。
• （4）完成220kV ⅠM母線對(duì)接作業(yè)并進(jìn)行主回路電阻測(cè)量。

圖5 擴(kuò)建第二階段效果圖

由于該擴(kuò)建工程利用了本文設(shè)計(jì)的新型對(duì)接過(guò)渡母線筒，將安裝手孔直徑擴(kuò)大，使得本階段的母線對(duì)接操作變得可行，Ⅱ M母線無(wú)需停電。大口徑安裝手孔在現(xiàn)場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用如圖6所示。

3）220kV Ⅱ M母線停電，進(jìn)行Ⅱ M母線對(duì)接安裝。對(duì)接完成后對(duì)Ⅱ M母線進(jìn)行同頻同相耐壓試驗(yàn)，Ⅱ M母線投入送電。Ⅱ M母線對(duì)接步驟與ⅠM母線相同，對(duì)接完成后的示意圖如圖7所示。

4）新擴(kuò)220kV間隔施工后續(xù)工作包括新擴(kuò)建GIS間隔保護(hù)聯(lián)調(diào)，二次回路接入運(yùn)行間隔，保護(hù)整組試驗(yàn)，繼保、遠(yuǎn)動(dòng)、運(yùn)行專業(yè)驗(yàn)收，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝調(diào)試驗(yàn)收，中調(diào)驗(yàn)收收尾工作等。

該變電站220kV GIS擴(kuò)建工程的施工完成圖如圖8所示。

結(jié)論

1）本文提出了一種適用于雙母均沒有預(yù)留出線間隔情況的、基于大口徑安裝手孔的GIS擴(kuò)建新方法，實(shí)現(xiàn)了在不同停雙母的條件下，完成雙母接線GIS的擴(kuò)建工程。

圖6 大口徑GIS過(guò)渡套管安裝手孔現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖

圖7 擴(kuò)建第三階段效果圖

圖8 變電站擴(kuò)建后示意圖

2）本文將提出的GIS擴(kuò)建新方法應(yīng)用于珠海某變電站GIS擴(kuò)建工程中。原施工方案需要220kV Ⅰ、Ⅱ段母線同停，減少一條對(duì)澳供電通道，既要克服轉(zhuǎn)供電的困難，又要承擔(dān)供電網(wǎng)絡(luò)N◆1的風(fēng)險(xiǎn)。采用本文提出的新方法后，不僅大大節(jié)省了施工費(fèi)用、降低了施工難度、減少了施工停電時(shí)間，而且保證了對(duì)澳供電通道的正常運(yùn)行，提高了供電可靠性。

3）珠海電網(wǎng)不僅肩負(fù)有保障本地供電的任務(wù)，而且肩負(fù)著對(duì)澳供電的重要使命，因此，不斷完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高擴(kuò)建技術(shù)對(duì)確保澳門電力供應(yīng)、電網(wǎng)安全運(yùn)行、促進(jìn)兩地合作以及粵港澳大灣區(qū)地發(fā)展具有重要意義。