双母线GIS设备后期扩建与检修时的问题分析及解决方案

韦枫燕

【摘 要】多年来，在扩建和检修GIS双母线的变电站时经常遇到一个问题，即在扩建或A类检修GIS母线或间隔设备时，按照《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》（DL/T 555—2004）中的第3.5条：GIS扩建部分进行耐压试验时，原有相邻设备应断电并接地，否则应考虑突然击穿对原有部分造成的损坏采取措施。在GIS扩建时，前期已建成的两段母线均需同时停电，以配合扩建部分设备进行现场耐压试验。文章主要以已建成的220 kV变电站为例，论述双母线接线GIS设备在检修或后期扩建时面临的母线停电问题和解决方案。

【关键词】GIS双母线;扩建;检修;问题分析;解决方案

【中图分类号】TM595 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）08-0108-02

0 引言

变电站采用双母线接线的最主要优势在于通过调度运行方式，在一条母线发生故障时，能迅速将所有出线负荷分配到另一条母线上，检修时也可做到两条母线轮流停电进行检修，避免整个电压等级配电装置停电失压。但由于GIS设备为全密封组合结构的缺点，当发生设备内部故障时将使得故障定位和检修工作比常规设备要繁杂、困难，检修扩建时设备停电时间及范围也比常规设备更长、更广。对于双母线的电气接线，当GIS设备进行A类检修或母线绝缘、导体部分检修及后期扩建时，有可能需要将两段母线同时停电，导致全站失去电压。

在电网系统中，220 kV变电站多为枢纽站，在系统网架中起着重要作用，若变电站的220 kV母线同时停电将有可能造成不同等级的电力事故（事件）。例如，某网区的220 kV大工业用户（冶炼厂），正常运行时通过2回220 kV线路从电网2个220 kV枢纽变电站取得电源，当其中一个220 kV变电站的GIS双母线同时停电时，该用户仅通过1回220 kV线路从另1个220 kV变电站取得电源，若该线路发生N-1故障退出运行，将造成减供负荷180～190 MW，构成二级电力事件风险。因此，如何避免GIS双母线同时停电，对电网安全稳定起着重要的作用。

1 双母线GIS后期扩建、检修时面临的母线停电问题

1.1 GIS扩建间隔时

目前，国内已建成的双母线GIS变电站，基本均为仅按已有出线建设母线（如图1所示）。

图1中实线部分均为前期带电运行设备，扩建远期母线及出线间隔设备（虚线部分）时，可按GIS两条母线轮流停电的方式进行安装对接。待扩建设备完成安装后按要求需对设备进行现场耐压及绝缘试验，对扩建的新设备需按100%出厂试验电压进行;扩建设备与前期设备搭接后的新旧设备需按80%出厂试验电压进行。结合《气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则》（DL/T 555—2004）中的第3.5条：GIS扩建部分进行耐压试验时，原有相邻设备应断电并接地，否则应考虑突然击穿对原有部分造成的损坏采取措施;如当前期IM母线停电与扩建母线对接安装完毕后在对母线进行耐压试验时，IM母线上的各个间隔母线侧隔离开关（图中单断口隔离开关）需接地。为避免造成间隔接地故障，IIM母线上各间隔母线侧隔离开关也需断开，所有进出线将停电。此外，由于只有一个断口存在，当IM母线在耐压试验、IIM母线带电运行的情况下，如果在GIS IM母线耐压过程中一旦该断口被击穿，不仅设备损坏，还有可能造成事故停电时间增长、停电范围扩大的情况，使得电网的安全运行面临着重大压力，甚至会造成严重的经济损失。故需对GIS两段母线同时停电配合设备耐压试验。

此外，由于后期备用间隔都是按建设必要性进行分期建设，GIS双母线的接线形式也促使变电站双母线同时停电的情况会因备用间隔的分期建设次数而重复多次出现。

1.2 GIS设备检修时

GIS设备虽具有运行可靠性高、维护工作量小的优点，但随着常年长时间的运行，设备也不可避免地需要停电进行故障检修与维护。例如：设备到达A类检修年限或母线、间隔设备的绝缘、导体部分故障等。

1.2.1 GIS间隔设备检修

在运行过程中，当间隔设备的某一气室发生气体绝缘或导体部分故障时，由于GIS全封闭紧密布置的结构形式，设备检修完毕后，无法对GIS单个气室或部件进行独立的绝缘耐压试验，所以需要从间隔套管一直施加试验电压至故障点所处的气室。假设故障点为间隔母线侧隔离开关气室（即单断口隔离开关处），设备检修完成后与扩建间隔情况一样（DL/T 555—2004：原有相邻设备应断电并接地），需对两段母线同时停电配合设备耐压试验。

1.2.2 GIS母线检修

运行过程中，若IM母线停电检修，母线绝缘耐压试验时，IM母线上各间隔母线侧隔离开关需断开接地（DL/T 555—2004：原有相邻设备应断电并接地）。为避免造成间隔接地故障，以及母线侧单断口隔离开关耐压过程中将断口击穿造成事故，也需對IIM母线进线同时停电。

2 避免双母线接线GIS设备后期扩建与检修时两段母线同时停电的解决方案

2.1 方案介绍

针对GIS设备扩建、检修出现的双母线同时停电的问题，为尽量避免停电造成的经济损失和对电网安全稳定运行的影响，减少绝缘耐压试验对前期设备造成击穿损伤的风险。本文提出在扩建母线与前期母线的连接处，每段母线各设置两组母线分隔隔离开关和接地开关的方案（如图2所示）。

在扩建端母线（即分隔隔离开关左侧母线）与前期母线（即分隔隔离开关右侧母线）的连接处增设两组母线分隔隔离开关和接地开关后，后期扩建备用间隔时，只需通过调度运行方式将接于母线分隔隔离开关左侧母线上的出线全部停电后，再依次断开母线分隔隔离开关间隔的两组隔离开关即可。确认扩建端母线不带电后，再进行后期间隔设备的对接安装和绝缘耐压试验。在扩建端母线停电时，前期母线仍可继续带电运行不受影响。方案中在前期母线（在运行状态）和扩建端母线中间存在两个有效的隔离断口，一旦高压端将一个断口击穿，高电压也会直接对地进行放电。高压端对低压侧金属部件的感应过电压也会通过两断口之间的接地点直接接地，从而确保了扩建端的人员和设备安全。同样，方案的结构形式在GIS母线、间隔故障检修时，可根据故障点位置对母线进行分段停电，从而减小GIS扩建、检修的停电范围，避免了全站停电事故造成的经济损失，降低了电网安全稳定运行的风险。

2.2 方案实施条件及特性

考虑到方案均为在运行的变电站中实施，变电站占地面积均已按原设计规模框定，可利用的空间十分有限。由于变电站内设备均为带电运行中的设备，因此处理方案需尽量在不改动现状设备运行的情况下进行。上述方案增设的母线分隔隔离开关间隔占地约6 m长、5.5 m宽（220 kV电压等级），可在两个出线间隔之间较空的位置建设，无需扩建变电站围墙另外征地，避免了征地的困难，减少工程的投资成本。

因为方案仅为避免GIS双母线同时停电而考虑，所以方案母线分隔隔离开关间隔不设置母线分段断路器，不增设新的母线设备间隔和母联间隔。正常运行时，母线分隔隔离开关处于闭合状态，接线形式仍为双母线接线，对变电站现状影响不大，仅电气二次需将母线分隔隔离开关间隔地刀闸与前期母线接地刀闸相互闭锁及核实变电站备用的遥信、遥控量。此外，设置的母线分隔隔离开关间隔是在扩建端母线上安装，不需要对前期母线进行改造，扩建停电时间无需延长。

3 结语

综上可知，在GIS扩建母线与前期母线的连接处，每段母线各设置两组母线分隔隔离开关和接地开关的方案，是可以解决GIS双母线在后期备用间隔扩建及设备故障检修时，对两段母线同时全部停电的难题;是在对运行中的变电站现状改动最小、投资最省的情况下提出的合理的解决方案，可实施性强。此外，在运行中的变电站还可根据配电装置的布置情况和重要负荷出线间隔的布置确定母线分隔隔离开关的安装位置，使母线分隔隔离开关的设置发挥出更大的作用。

参 考 文 献

[1]DL/T 555—2004，气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压试验及绝缘试验导则[S].

[2]DL/T 5222—2005，导体和电器选择设计技术规范[S].

[3]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册：电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，1989.

[4]GB/T 16927.1—1997，高电压试验技术 第一部分[S].

[责任编辑：陈泽琦]