摘 要：從目前的情況來看，氣體絕緣金屬封閉式開關(guān)設(shè)備(GIS開關(guān))是水利樞紐工程中應(yīng)用最廣泛的一種開關(guān)設(shè)備?；诖?，結(jié)合實(shí)際案例，分別介紹了GIS開關(guān)設(shè)備和普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)，并對兩種開關(guān)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較，最后提出了GIS開關(guān)設(shè)備安裝時(shí)的注意事項(xiàng)，期望可以為同類工程項(xiàng)目GIS開關(guān)設(shè)備選型提供些許理論參考。

　　關(guān)鍵詞：水利樞紐;GIS開關(guān);設(shè)備選型

　　0 引言

　　時(shí)下，在水利樞紐工程持續(xù)發(fā)展的利好背景下，其數(shù)量和規(guī)模不斷增加與擴(kuò)張，這對GIS開關(guān)設(shè)備選型提出了更加嚴(yán)格的要求。GIS開關(guān)指的是在GIS的基礎(chǔ)上，將母線設(shè)置于金屬外殼內(nèi)，減少外界環(huán)境對GIS開關(guān)的影響，其具有占地小、可靠性高、防污好、安裝周期短以及工作量小等顯著特點(diǎn)，因而在水利樞紐工程中得到了廣泛應(yīng)用[1]。

　　1 案例概況

　　某水利樞紐工程位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)，其是一座集防洪、發(fā)電和灌溉功能于一體的大型水利樞紐工程項(xiàng)目，總裝機(jī)容量700 MW，年利用小時(shí)數(shù)2 540 h，多年平均風(fēng)速16 m/s，污穢等級(jí)Ⅳ級(jí)，地震烈度Ⅷ度。本工程升高壓側(cè)電壓等級(jí)為220 kV，雙母線分段。

　　2 升高壓側(cè)開關(guān)設(shè)備選型方案

　　對于本工程項(xiàng)目升高壓側(cè)設(shè)備選型可采用SF6全封閉組合電器和220 kV普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備兩種方案。

　　2.1 SF6全封閉組合電器選型方案

　　本工程項(xiàng)目GIS開關(guān)設(shè)備裝配位置在副廠房地上第三層內(nèi)，下層為GIS電纜夾層，主變位于副廠房地上第一層內(nèi)，出線平臺(tái)位于副廠房屋頂。GIS開關(guān)設(shè)備與主變使用SF6氣體管道相互連接在一起，GIS開關(guān)設(shè)備至出線平臺(tái)之間使用SF6氣體管道相連，整個(gè)GIS開關(guān)設(shè)備占地面積約為960 m2(80 m×12 m)，主要技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓/電流為220 kV/3 150 A;最高額定電壓為245 kV;額定頻率為50 Hz;額定雷電沖擊電壓(峰值)為1 050 kV(相對值)/

　　1 250 kV(斷口間);1 min額定工頻率(有效值)為44 kV。

　　GIS開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

　　2.2 220 kV普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備選型方案

　　根據(jù)現(xiàn)場勘察，本工程項(xiàng)目所處區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)，地形較陡，坡度很大，如在廠房上游側(cè)布置戶外開關(guān)站，需開挖100多米高的山體，工程造價(jià)巨大。對此，可選擇在廠房下游河床邊布置戶外開關(guān)站，土方回填需約2.3×105 m3，開挖需約4×104 m3。采用220 kV普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備，占地面積約為15 000 m2(150 m×100 m)，敞開式開關(guān)設(shè)備至主變裝置通過鋼芯鋁絞線連接，主要技術(shù)參數(shù)如下：斷路器型號(hào)為LW23-252，In=2 000 A、Ib=50 kA;隔離開關(guān)型號(hào)為GW7-252，In=2 000 A、Is=50 kA/3 s;220 kV普通中型敞開式開關(guān)母線型號(hào)為LGJQ-2X240。

　　3 水利樞紐開關(guān)設(shè)備方案比選

　　3.1 GIS開關(guān)設(shè)備特點(diǎn)

　　(1)占地空間和面積較小。經(jīng)過推算，220 kV GIS開關(guān)設(shè)備與普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備相比較而言，面積占比uA=1/15.6。占地面積的縮小，將大大減少土地的征用和場地費(fèi)用，相應(yīng)也簡化了設(shè)施設(shè)備，縮減了土建工程量，可為中標(biāo)單位節(jié)約大量安裝成本。(2)不受環(huán)境和氣候影響。GIS開關(guān)設(shè)備運(yùn)行安全可靠。根據(jù)調(diào)查分析，GIS開關(guān)設(shè)備內(nèi)、外絕緣事故發(fā)生比例為10：1，GIS開關(guān)設(shè)備很少或基本不會(huì)暴露在空氣中，其絕緣的可靠性和安全性大幅提高。另外，對于近期投入運(yùn)營的GIS開關(guān)設(shè)備的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，其可靠性、安全性與普通中型敞開式開關(guān)電器相比近似為10：1，能有效避免污穢、大風(fēng)、降雨、冰雪、潮濕、海拔高度及氣壓變化引起的絕緣事故。(3)抗震能力優(yōu)。GIS開關(guān)設(shè)備重心低，脆性和瓷套元件較少，抗震能力優(yōu)。(4)GIS開關(guān)設(shè)備被絕緣物體所包圍，發(fā)生人為觸電事故的概率較低。(5)GIS開關(guān)設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性較普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備好。(6)GIS開關(guān)設(shè)備安裝周期短、檢修周期長，這主要是因?yàn)镚IS開關(guān)在出廠前已經(jīng)是合格產(chǎn)品，且各個(gè)分部位已經(jīng)組裝好，運(yùn)抵施工現(xiàn)場后工作人員對其進(jìn)行整裝和調(diào)試即可，因此安裝周期較短[2]。同時(shí)，國內(nèi)外相關(guān)數(shù)據(jù)表明，GIS設(shè)備的檢修周期為10～15年，但每一次檢修時(shí)間較長且要求極高。(7)GIS開關(guān)設(shè)備主要布置在廠房外，可通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化和自動(dòng)化管理。(8)GIS開關(guān)設(shè)備投資高，是普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備的2～2.5倍。

　　3.2 普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備特點(diǎn)

　　(1)將該設(shè)備放置在一定的高度，讓帶電部件與高度保持距離，這樣施工人員能安全地進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)操作。(2)布置清晰明了，檢修方便，工程量小，工期較短。(3)防污穢性能差，但抗震性能較好。(4)占地面積較大。

　　3.3 GIS開關(guān)設(shè)備與普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備比較

　　對于本工程項(xiàng)目的開關(guān)配電設(shè)備，可選擇220 kV GIS開關(guān)設(shè)備和普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備兩種方案。以下就GIS開關(guān)設(shè)備和普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備的投資費(fèi)用、土建開挖費(fèi)用、高壓線纜及避雷針費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、故障損失費(fèi)用等進(jìn)行比較分析。

　　(1)設(shè)備投資總額。在本工程項(xiàng)目中，若采用GIS開關(guān)設(shè)備投資額約為2 040萬元;普通中型敞開式開關(guān)設(shè)備投資額為1 259萬元(主要包括高壓設(shè)施設(shè)備、開關(guān)設(shè)備的保護(hù)與控制、輔助設(shè)施設(shè)備、電纜鋼構(gòu)架與搭架、GIS開關(guān)設(shè)備護(hù)欄與接地網(wǎng)等方面的費(fèi)用)。

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