35kV充气式开关柜、HGIS设备的综合比较

黄芬芳

（湖南送变电勘察设计咨询有限公司，湖南 长沙 410015）

摘要：变电站内35 kV设备除了传统的敞开式设备外，开关柜、GIS设备也应用得越来越多。现针对35 kV充气式开关柜、HGIS设备，从生产、运行、技术、经济等方面进行详细比较与分析。

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关键词 ：35 kV设备；充气式开关柜；HGIS设备

0引言

电力需求的不断增长、“资源节约型、环境友好型”社会的建设、电力工程建设复杂程度的加大，对电网发展提出了更高的要求，同时变电站对电气一次设备小型化、免维护、智能化的要求也越来越高。近年来，电力设备制造有了较大发展，大量高性能、高可靠性设备不断涌现。变电站采用的新设备自动化水平不断提高，配电装置也从传统形式向无油化、真空、SF6和机电一体化的小型设备发展。变电站内35 kV设备除了传统的敞开式设备外，开关柜、GIS设备也应用得越来越多。本文将针对35 kV充气式开关柜、HGIS设备，从生产、运行、技术、经济等方面进行详细比较与分析。

135 kV设备基本情况

1.135 kV充气柜

气体绝缘金属封闭开关设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆终端等元件组合封闭在接地的金属壳体内，充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质所组成的成套开关设备。由于

它既封闭又组合，故占地面积小，不受环境的影响，运行安全可靠且维护工作量少。

1.235 kV HGIS设备

GIS属于可靠性高、免（少）维护的开关设备，它占地面积最小，但由于配置大量的金属封闭母线，故造价昂贵。而HGIS将发生事故几率极低的母线采用常规方式（敞开式）布置，故造价较相对GIS低，且具备结构清晰、简洁、紧凑、安装和维护方便、运行可靠性高等特点。

235 kV设备在通用设备中的情况

根据国家电网基建［2013］157号《国家电网公司关于印发公司标准化建设成果（通用设计、通用设备）应用目录（2013年版）的通知》，35 kV充气柜额定短路开断电流为25 kA，无额定短路开断电流为31.5 kA、40 kA的充气柜。如果35 kV侧短路电流较大，需选用31.5 kA和40 kA设备时，将无法选用通用设备，在国网的采购和招标中会遇到一些困难。

35 kV HGIS设备不属于国网公司通用设备，故在国网的采购和招标中会遇到一些困难。

335 kV设备厂家生产及湖南省内运行情况

3.135 kV充气柜

随着设备技术水平的提高，电网、冶金、铁路、光口、建筑等领域已开始大力应用充气式开关柜，目前国内已有多家设备厂家生产该设备。比较好的合资厂有ABB、施耐德、西门子、广州白云，国内厂家有上海天灵、山东泰开、施耐德（陕西）宝光等。相对来说，合资厂家的技术比较成熟，且在省外电力及铁路等行业有非常多的运行经验。目前35 kV充气柜已在湖南省内多个110 kV及220 kV变电站应用，但暂无长久的运行经验。

3.235 kV HGIS设备

35 kV HGIS设备目前的主要厂家分为国内厂家和合资厂家两类，国内厂家主要有山东泰开中压有限公司，合资厂家主要有北京宏达日新电机有限公司、西门子中压开关技术有限公司、苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司、ABB高压开关有限公司等。

根据目前我们收集的相关资料，山东泰开中压有限公司生产的设备额定电流主要为1 250～2 500 A，额定短时耐受电流为31.5 kA，额定峰值耐受电流为80 kA；而合资企业的设备目前额定电流主要为1 250～3 150 A，部分厂家可做到4 000 A，额定短时耐受电流为40 kA，额定峰值耐受电流为100 kA。设备尺寸国产设备和合资设备差别不大。

35 kV HGIS设备在南网部分变电站已投入运行，由于该设备属于国网非通用设备，目前在湖南省内变电站尚未使用。

435 kV设备特点及运行中遇到的问题

4.135 kV充气柜

4.1.1主要特点

（1） 开关柜体积小，占地面积少，柜体尺寸（600～800）mm×1 800 mm×2 400 mm。

（2） 金属铠装气体密封，高压部件防水、防尘、不受环境影响，不受海拔高度影响，完全免维护；断路器采用永磁或弹簧操作机构；固封极柱真空灭弧室，零部件大大减少。

（3） 采用智能控制和保护单元，具有控制、保护、测量、通信功能，完全实现配网自动化要求。

（4） 三工位开关具有手动和电动操作机构。

（5） 具有可靠的机械和电气联锁设计方案，能有效防止误操作。

（6） 开关柜间采用母线连接器，安装方便、扩展灵活，且无需涉及气体系统的处理。

（7） 电压互感器、避雷器等采用先进的插接技术，方便单元运输以及现场装配。PT可与避雷器及隔离开关单独配置一面柜，也可与进线、出线等合用一个柜。分段和隔离柜也可以合用一个柜。

（8） 开关柜带有专门的压力释放孔以及专门的压力释放通道，万一发生内部燃弧故障，不会对人身造成伤害。

4.1.2运行中遇到的问题及各厂家处理方式

（1） 当PT或避雷器置入其他柜时，基本为直接插接在母线上，若遇PT、避雷器检修或熔断器烧坏，需停母线。各厂家的处理方式为：施耐德插拔PT带一个小隔离开关，内置保险；ABB不带熔丝，可配置一个小隔离刀闸；广州白云内置熔断器，PT直接插接在母线上；上海天灵带熔断器，PT直接插接在母线上。因此在设计过程中，可采用单独的PT柜，也可采用带隔离开关的插拔式PT。

（2） 根据各单位的运行方式，选择的消谐装置也不同，有的习惯用一次消谐（电阻式或零序PT式），有的习惯用二次消谐，也有的需要二者兼有。通过咨询，各厂家产品均能安装二次消谐，但部分厂家一次消谐装置只能安装电阻式的，无法安装零序PT式消谐装置，还有部分厂家根本无法安装一次消谐装置。目前厂家对于一次消谐装置的安装已开始进行研究，以期尽早满足用户需求。

4.235 kV HGIS设备

4.2.1主要特点

（1） HGIS将隔离开关和接地开关封闭在充气的壳体内，这样就避免了户外隔离开关经常出现的瓷瓶断裂、操作失灵、导电回路过热、腐蚀4大问题；且隔离开关与接地开关合一，简化了结构，大大缩小了尺寸，这种三工位隔离开关与接地开关，不存在常规隔离开关与接地开关间各种可能的误操作，因此可简化它们之间的电气操作联锁，使运行可靠性大大提高。

（2） 采用预安装技术，整套设备在出厂前安装、调试完毕，实现“即插即用”功能，极大地缩短了安装周期。

4.2.2缺点

（1） 目前国内厂家生产的设备额定电流最大值为2 500 A，额定短时耐受电流最大为31.5 kA，对于部分大电流回路，特别是500 kV变电站低压侧的总回路适应性偏低；合资厂家生产的设备额定电流最大值可达3 150 A，额定短时耐受电流最大可达40 kA，有特殊要求时额定电流最大值可达4 000 A。因此，国产设备存在一定局限性，合资产品虽然能满足技术要求，但造价相对较高。

（2） 目前国网公司无通用设备，物资招标困难。

5同规模35 kV配电装置占地、造价及运行维护比较

根据国家电网公司典型设计方案，35 kV按2回主变进线、1个分段、6回出线间隔考虑，采用充气柜和HGIS设备的占地、造价及运行维护比较如表1所示。

6综合比较

35 kV充气柜有如下优势：（1） 柜体尺寸减少30%～70%，减少大量基建费用。（2） 母联提升可由一个间隔实现，母线PT和避雷器可不占用单独柜位，能节约约20%的占地空间。（3） 安装简单方便，减少了现场安装的时间和误操作。（4） 因为高压部分完全密封，减少了大量的运行费用及定期试验费用。（5） 完全无人值守，降低了人员费用。（6） 设备安全可靠，使得系统运行稳定。

35 kV HGIS设备的优势：（1） 节约大量设备支架和基础，节省土建费用。（2） 平时工作量与GIS相当，检修空间大，便于检修。（3） 采用预安装技术，整套设备在出厂前安装、调试完毕，实现“即插即用”功能，极大地缩短了安装周期。（4） 价格适中。

收稿日期：2015-09-01

作者简介：黄芬芳（1984—），女，湖南益阳人，电气工程师，从事变电站一次设计工作。