HGIS在新一代智能變電站中的應用

李孝尊，何平

（1安徽華電工程咨詢設計有限公司，安徽合肥 230022；2安徽送變電工程公司，安徽合肥 230022）

經驗交流

HGIS在新一代智能變電站中的應用

李孝尊1，何平2

（1安徽華電工程咨詢設計有限公司，安徽合肥 230022；2安徽送變電工程公司，安徽合肥 230022）

HGIS設備由于其模塊化設計、緊湊化布局和裝備式安裝等特點，符合國網公司關于新一代智能變電站關于設備的相關要求，特別是對于土地資源緊張的地區，通過不同的配電裝置型式和合理布局方式，優化變電站總平面布置，提高變電站總體智能化水平，進一步推動國網公司關于智能電網的建設。

HGIS；智能化變電站；智能電網；模塊化

1 前言

為突破當前智能變電站發展的“瓶頸”，支撐智能電網的建設，國網公司提出建設新一代智能變電站。新一代智能變電站以“系統高度集成、結構布局合理、裝備先進適用、經濟節能環保、支撐調控一體”為建設目標，遵循“功能集約、信息集成、設備智能、設計優化”為建設原則，為建設具有信息化、自動化、互動化的堅強智能電網對變電站的發展提出了更高要求。HGIS是一種介于GIS和AIS之間的高壓開關設備，系統解決集成優化設計、智能化設備制造和模塊化建設，從而實現以上發展目標。

2 HGIS性能分析

HGIS的結構與GIS基本相同，但它不包括母線設備。其優點是母線不裝于SF6氣室，是外露的，因而接線清晰、簡潔、緊湊，其技術優勢具體表現為：

1）可靠性高。由于HGIS設備大量采用SF6氣體絕緣技術，主要元件均組合在封閉的殼體內，具備GIS的運行可靠性高、環境適應能力強、耐地震能力強等的特點，并且HGIS的主要元件采用與GIS相同的元件，成熟可靠。

2）模塊化設計。HGIS設備的斷路器、隔離開關等布置在不同氣室內，并采用盆式絕緣子隔斷氣室，防止雜質相互侵蝕，外置組件拆換不影響相鄰氣室，且可任意改變隔離/接地開關的配置結構，便于拆換維修。

3）配送式安裝。HGIS的一次部分是在工廠的凈化車間完成的，二次部分是通過航空插頭連接的，整體設備在工廠內進行調試和出廠試驗完成后，設備整塊運輸至現場，不需要凈化處理和抽真空等工藝過程，安裝現場只需要簡單的整體組裝和固定。實現了設備的一次、二次集成化設計，以及變電站設備間隔層和過程層的一體化設計，實現變電站設備的智能化和高度整合。

4）HGIS重量輕，動載荷較小，相對GIS而言，HGIS對地基承載能力的要求低很多。

5）外置式CT更安全可靠。GIS普遍采用內置式氣體密封CT，鐵芯和二次繞組十分貼近一次導體，這樣的結構不僅提高了對二次繞組的絕緣要求，而且在一次導體長期發熱甚至是故障發熱的條件下，CT二次繞組絕緣將加速老化乃至燒毀。HGIS采用外置式穿心CT，CT金屬外殼套在主設備金屬筒體上，大大降低了電流互感器的絕緣要求和因一次導體過熱而燒毀二次繞組的危險性。電流互感器的更換也十分簡單［1］。

6）維護簡便。斷路器和隔離開關的操作機構以及CT、匯控柜都可以進行整體更換，一次設備可分氣室更換。處理方式為更換元件，一般不進行現場的元件的拆裝。解決了戶外高壓隔離開關經常出現的瓷瓶斷裂、操作失靈、導電回路過熱、銹蝕等問題，大大減少了對地絕緣套管和支柱數，降低了絕緣支柱因污染造成對地閃絡的概率，有助于提高運行的可靠性［2］。

7）符合環保及智能化的發展要求。由于其體積減少，使用的鋁材和SF6氣體大大降低，是同樣電壓等級GIS的1/5，這樣有利于環保和節約資源，且HGIS可實現一二次整合、一體化設計，從而實現設備的智能化。

8）經濟技術指標優越。HGIS具有高的技術經濟指標,在使用性能方面具有與GIS相近的可靠性和維護的簡便性，在經濟上可使用戶受益［3］。

9）節省占地。由于HGIS內各電氣元件組合,采用SF6氣體作為絕緣媒介，明顯縮短了各設備間連接線距離。通過一體化設計后，設備尺寸大為減少，減少了占地面積，相比常規AIS方案,節省占地面積40%～60%［4］。

3 HGIS與AIS、GIS性能比較

目前國網公司的變電站電氣設備可分為空氣絕緣的敞開式開關設備（AIS）、氣體絕緣封閉式組合電器（GIS）和HGIS。

1）在變電站建設過程中AIS設備廠家分散、安裝調試繁雜、集成性差，施工工期長，占地面積大等因素，越來越跟不上國網公司關于新一代智能電網建設的需求。

2）GIS設備由于封閉母線的存在，需要在變電站現場進行密封，除潮，抽真空，充氣，機構的組裝調試等諸多的工作，其產品質量受到現場環境的嚴重影響。

GIS設備由于設計理念方面的原因，無法實現現場設備的故障模塊的快速更換，一旦其中一個間隔出現故障，則多臺相臨設備必須同時停電退出運行，這會直接影響電力系統的安全可靠運行，并帶來一定負面社會效應。另外GIS設備綜合價格也遠高于HGIS產品。

3）國家電網公司組織的2014年第二次輸變電工程設計競賽過程中，多家設計單位均采用了HGIS設備，并取得了很好的成績。通過此次設計競賽可以看出，通過HGIS設備與管型母線、GIB母線等不同種類母線的結合，根據線路出線方向和地形地貌的要求，可采用不同的配電裝置型式和布置方式，不僅能優化接線型式和平面布置，還能節省變電站占地面積，節約投資。

HGIS設備具有模塊化設計、緊湊化布局、裝備式安裝等特點，技術性能上明顯高于AIS，在經濟上優于GIS，能夠根據地形地貌采用不同的配電裝置型式，符合國網公司關于新一代智能變電站的要求，其在今后的新一代智能戶外變電站中定能具有廣泛的應用前景。

4 結語

智能電網是電網技術發展的必然趨勢，智能變電站作為智能電網建設的重要環節之一，是電網最重要的基礎點、管控點和支撐點，其發展建設的水平將直接影響到我國智能電網建設的總體高度。

模塊化設計的HGIS設備通過一次設備與保護測控裝置、傳感器和智能組件的一體化設計和一體化供貨，實現設備功能高度整合和一體化調試，優化變電站接線和平面布置，提高變電站整體設計水平，進一步推動國網公司關于新一代智能變電站的發展，并逐步在今后的戶外變電站建設中成為主流高壓電器產品。

［1］陳潔，童能高.高壓配電裝置的新秀—HGIS［J］.廣東科技，2009（22）：115-116.

［2］龐春，侯國柱，葛惠珠.HGIS在220 kV變電站中的選型應用［J］.內蒙古電力技術，2011（5）：87-90.

［3］包紅旗，郗曉光.HGIS組合電器的技術特點［J］.天津電力技術，2006（2）：40-42.

［4］包紅旗，劉靜.HGIS組合電器技術的應用［J］.吉林電力，2005（6）：11-12，33.

表1 不等邊角鋼寬展系數

K2為平軋蝶式孔，K1為斜配成品孔，K2～K1的軋機有一個從平軋到斜軋的過程，需要將蝶式的腿部轉換為直線式，變形較劇烈。保證K2軋件的頂角在進入K1軋輥時能夠實現頂角對頂角接觸，而不是K2軋機的頂角撞到K1軋輥的孔型側壁，從而保證頂角充滿度，以及軋制和產品質量穩定性。在導衛設計方面，突破常規思路，對K1的進口托板進行了適應性設計，抬高長邊［2］。

圖2 K11～K1孔型

4 結語

用150 mm×150 mm方坯，橫列式軋機生產12.5/8不等邊角鋼，其工藝設計思路、各道次參數的設定合理，產品一次試軋成功，綜合成材率99.3%。

參考文獻:

［1］趙松筠，唐文林.型鋼孔型設計［M］.北京：冶金工業出版社，1993.

［2］白光潤.型鋼孔型設計［M］.沈陽：東北大學出版社，1994.

TM56

B

1004-4620（2015）01-0077-02

2014-12-30

李孝尊，男，1983年生，2008年畢業于合肥工業大學電機與電器專業，碩士?，F為安徽華電工程咨詢設計有限公司工程師，專職項目經理，從事輸變電工程的設計和研究工作。