GIS從合作到研制
國網(wǎng)公司1 000 kV特高壓試驗示范線路晉東南-南陽-荊門目前運行已經(jīng)3年了,所有3個特高壓變電站的開關(guān)設(shè)備運行狀況良好。特高壓開關(guān)設(shè)備有兩種技術(shù)方案:一種GIS設(shè)備是帶合閘電阻的雙斷口斷路器,隔離開關(guān)帶電阻;另一種GIS設(shè)備則是帶合閘電阻的4斷口斷路器,隔離開關(guān)不帶電阻。兩種方案的技術(shù)參數(shù)均達到額定電壓1 100 kV,額定電流5 000/6 300 A,額定短路開斷電流50 kA。
1 100 kV雙斷口斷路器和1 100 kV 4斷口斷路器的布置各有特點。雙斷口斷路器的布置特點為:①以斷路器為主體展開,主要為一字型布置方式;②主要元件均為落地式,簡潔美觀;③占地面積最小,相間寬度窄,設(shè)置平臺和梯子,便于GIS的維護;④進出線方向多樣化;⑤斷路器之間的連接母線最短,經(jīng)濟性高。
1 100 kV 4斷口斷路器為臥式,合閘電阻和斷路器分別裝在獨立的殼體內(nèi),兩者并列布置,其布置特點為:所有GIS均貼地布置,中心線距離地面1.3 m;②貼地布置保證了最可靠的抗震強度;③π型布置有效補償了殼體之間熱脹冷縮的尺寸變化;④所有操動機構(gòu)布置在距地面小于1.3 m的高度處,安裝檢修既方便又安全;⑤所有元件采用鋁合金殼體,最大斷路器運輸單元重量為7噸;⑥由于三相之間同樣需要空間,因此π形布置可以大大節(jié)省變電站空間。
根據(jù)研究分析,兩種技術(shù)方案都可以滿足特高壓變電站在技術(shù)參數(shù)和布置結(jié)構(gòu)等方面的要求。2009年1月6日投入運行的1 000 kV特高壓交流試驗示范工程,當(dāng)時提供的1 100 kV特高壓GIS(H-HIS)為與國外企業(yè)合作生產(chǎn)。其中西開電氣與ABB公司、平高電氣與東芝公司、新沈高與日立公司合作。當(dāng)時的產(chǎn)品主要參數(shù)為1 100 kV/5 000~6 300 A-50 kA。
為了滿足國網(wǎng)公司后續(xù)特高壓工程1 100 kV/6 300 A-63 kA開關(guān)設(shè)備市場的需求,國內(nèi)主要制造商自主對該參數(shù)特高壓開關(guān)設(shè)備進行了研發(fā)。西開電氣、平高電氣和新沈高分別于2010年以后相繼自主研制出1 100 kV/6 300 A-63 kA GIS(H-HIS)大容量開關(guān)設(shè)備。
在自主研制過程中,斷路器增容是關(guān)鍵。如平高電氣在歷時兩年的研制過程中,先后攻克了6 300 A額定電流升級、63 kA短路開斷電流增容及雙斷口等關(guān)鍵技術(shù)。又如西開電氣在額定電流增容上采取了以下措施:①對流通4 000 A產(chǎn)品的溫升試驗數(shù)據(jù)進行分析,計算分析出流通1.1×6 300 A可能會超標(biāo)的部位,優(yōu)化這些部位的導(dǎo)電結(jié)構(gòu);②觸頭連接部位通過增加觸指片數(shù)量,導(dǎo)體采用高電導(dǎo)率的材料以減少發(fā)熱;③改善散熱情況,如將靜側(cè)觸指支撐分拆為兩個零件,其中與靜觸頭接觸部分的材料由鑄鋁改為銅材,以改善導(dǎo)熱、散熱條件,降低設(shè)備溫升等。