ELK-04型SF6气体绝缘金属封闭开关设备的工程应用 |
摘要：介绍了ELK-04型SF6气体绝缘金属封闭开关设备在珠海市PTA110kV变电站工程应用中设计、安装及调试等过程中的经验，以及实践中应该注意的一些问题。
关键词：SF6气体绝缘金属封闭开关；积木式结构；模块设计；工程应用
SF6气体绝缘金属封闭开关（GIS）占用空间少，布置紧凑，可靠性高。在电力负荷集中，供电可靠性要求高的地区它是经济合理、综合效益好的技术选择。ELK-04型GIS是ABBCalorEmagSchaltanlagenAG德国工厂生产的额定电压145kV，最高工作电压170kV，适用于我国110kV电压等级的SF6气体绝缘金属封闭开关设备。ELK-04型GIS是ABB公司目前技术最为成熟的产品之一，运行可靠性高，自1969年起已经有数千个间隔的长期运行经验。自1999年12月开始，由厦门ABB华电高压开关有限公司在国内组装生产，调试和试验。珠海市PTA110kV变电站工程，根据工程的实际条件和具体情况采用了这种设备。
1 工程概况
珠海市PTA110kV变电站位于广东省珠海市西区大平湾路，是向珠海市碧阳化工有限公司供电的重要用户变电站。该变电站通过２回110kV架空线路接入电网。110kV采用双母线接线方式。一期工程安装3台110kV双绕组变压器，预留再分期扩建９台110kV双绕组变压器的可能性。最终可以达到2回110kV进线，12台双绕组主变压器的建设规模。主变压器的低压侧与化工厂厂区内的6kV变电站及高压电动机连接，向厂内的负荷供配电。
2 110kV配电装置的设计思路
由于该化工厂的重要性，供电可靠性要求高；同时本变电站出线回路数量较多，因而采用了双母线接线方式。110kV配电装置选用SF6气体绝缘金属封闭开关设备，屋内布置。本期工程共建设６个间隔，从固定端到扩建端依次为母联间隔(1个)、线路出线间隔(2个)、变压器出线间隔(３个)。线路出线间隔及变压器出线间隔均为电缆出线方式。最后一个间隔的母线段留有气体隔离绝缘子及伸缩节连接口，用封闭端盖封闭，以便沿这个方向扩建，把扩建过程中对运行的影响减小到最少。
ELK-04型GIS的主要技术参数如下：额定电压为145kV，额定电流2500A，额定短路开断电流40kA，额定短时耐受电流40kA(3s)，额定峰值耐受电流100kA。
在110kV屋内配电装置楼中的布置，考虑到110kV电缆转弯半径大，单位长度质量大，施工牵引力大等因素，将GIS安装在二层，一层留作电缆层，以使电缆出线方便。GIS每个间隔的标准间距为1200mm，110kV电缆出线要求在楼板上开孔的宽度不小于700mm，土建设计时应该把梁的宽度限制在500mm之内，并躲开电缆开孔的位置。当就地控制柜紧邻母线布置时，间隔纵向长度为4600mm，在考虑合理的工作空间和检修距离后，宜保证墙面之间的净距大于9000mm。这样，便于运行操作，同时在安装检修时，较大的设备如SF6气体收集装置、高压试验装置等，均可以灵活的移动和布置。
3ELK-04型GIS的结构和技术特点
3.1ELK-04型GIS为三相共筒的结构型式
母线、断路器、隔离/接地组合开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器等均为三相都封闭在同一个筒形的容器中。布置紧凑，节省材料。
3.2外壳采用铝合金材，浇注成型
铝合金材料耐腐蚀、强度高，可以适应不同的环境条件。与钢材料相比，密度仅为三分之一，质量大大减少。起吊量减小很多，便于安装和维护检修；对基础和楼板作用荷载小，可以减少土建的投资。更重要的是，铝为非铁磁性材料，可以有效的避免感应电流的产生，不会有磁滞损耗导致设备发热的情况。GIS的各个部件的法兰连接所用的螺栓，也应选用非铁磁性的不锈钢螺栓，而不能用普通螺栓替代。
3.3采用积木式结构的模块设计
各个模块法兰的规格全部相同可以随意组合，标准化的模块简化了设备的设计，便于灵活配置、安装，缩短了施工的周期。其主要模块如下。
(1)断路器。为单断口，自能灭弧式，开断能力强，断路器操作能量小。断路器操动机构选用HMB-1型弹簧储能液压操动机构，体积小，可靠性高。可以整体拆卸，便于更换和检修。断路器可靠、运行时间长，断路器的免维护操作次数为：开断额定电流10000次；开断31.5kA短路电流30次；开断40kA短路电流20次。
(2)隔离/接地组合开关。是同时具有隔离开关及接地开关功能的组合开关，有３个工作位置：隔离开关接通位置，断开位置，接地开关接通位置。隔离/接地组合开关每相有一个可以旋转的刀形触头及2个静触头：隔离开关静触头和接地开关静触头。带位置指示的电动操动机构通过斜齿轮及绝缘轴驱动刀形触头旋转来选择工作位置。由于只能位于3个工作位置之中的1个，从根本上防止了同一位置带电关合接地开关的误操作。
(3)快速接地开关。操动机构为电动储能弹簧操动机构。它可以安装在线路的出线侧作为线路侧接地开关，也可以安装在母线上作为母线接地开关。短路故障的额定关合短路电流为100kA（峰值）时，可免维护操作２次。
(4)电流互感器及电压互感器。独立式的电流互感器与断路器引出的法兰连接，最多可以安装４组线圈，可以满足测量及保护的需要。由于回路实际工作电流往往远小于2500A，而电流互感器的标准变比为2500/5A，在实际应用中，应注意变比和准确度等技术参数要根据保护配置和回路实际工作电流经过核算后选择，在订货时提出要求。电压互感器是感应式，为独立的插入式模块，可以取下更换为专用的试验接头，进行相关的检测和高压试验。
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