GIS(gas一insulatedmetal一enelosedswitehgear)是指气体绝缘金属封闭开关设备,它是由断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、电流互感器、电压互感器、套管、母线等元件连接在一起,并全部封闭在接地的金属外壳内,壳内充以一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质的组合电器。它具有结构紧凑、占地面积和占有空间体积小、运行安全可靠、安装工作量小、检修周期长等优点。
目前110kV、220kVGIS设备在我国内地已普遍使用,GIS设备的价格也较前几年有很大的降低,同时技术更加成熟。为了提高西藏电力系统运行的可靠性,减少运行成本,有必要在西藏地区将来的电力建设过程中,进行更广泛的使用。现就西藏地区应用GIS设备的可行性、经济性进行分析。
1技术可靠性分析
Ll海拔因素
西藏与内地相比,在电气设备的选型上要考虑海拔对电气设备的绝缘、绝缘间距、效率、温升等方面的影响。单从高压电气设备(如变压器、断路器、互感器)来讲,主要考虑海拔对电气设备的外绝缘的影响。在这方面,GIS设备与其他高压电气设备是一致的。从内绝缘来讲,两种设备只是绝缘介质有所区别而已,如果用S凡作为绝缘介质的高压设备,那么就没有区别了。所以这方面已不存在任何技术问题了。
LZ真空度和充气压力
在海拔为0时的大气压力为一个大气压,绝对真空为负一个大气压;随着海拔高度的上升,大气压力也逐渐减小,其绝对真空值就是一个同地大气压力的负值(在西藏不是负一个大气压,而是负的零点几个大气压)。在内地厂家进行充气的GIS设备的充气间隔,不受此影响。但是在西藏地区工地现场进行充气的间隔,这方面就要加以注意。
另外,FS6气体在每个间隔内进行绝缘、灭弧,在设备带电运行过程中,内部温度会升高,间隔内部的压力要加大。由于西藏的大气压力比内地要小,所以金属密封套管的受力就比在内地承受的要大。因此,在进行金属密封套管的受力计算和防爆安全阀的压力整定时,一定要充分加以考虑;否则就会危及金属密封套管的安全,从而危及整个设备的安全。
L3结构型式
常规变电站是多个高压电气设备通过引线连接而组成的,外部引线及设备的接线端子都是暴露在大气中的,结构松散、每个间隔的尺寸大,使变电站的占地面积大,因而潜在的故障点多。因此,要求经常维护、检修。采用GIS组合设备,在结构上就比较紧凑,每个间隔的尺寸较小,减小了变电站的占地面积,各个设备都封闭在绝缘气体之中,潜在的故障点少了,因而,维护、检修周期加长了。
L4安装、调试
常规变电站每个间隔的设备是各自独立的,设备的试验、调试大部分在现场进行,由于西藏技术力量较弱、现场环境条件恶劣,现场的试验难以完全满足要求;而使用GIS设备情况则完全不同。设备在内地的厂家就可以完成绝大部分的试验和调试工作,然后每个间隔整体运输到工地现场,减少了大部分在工地现场恶劣气候条件下的安装、调试和试验环节,安装质量也就有了很大的提高。
LS运行、维护采用GIS组合设备,也是在无人值班(少人值守)电站和无人值班变电站设计上常见的做法。在结构上紧凑,巡视方便,而且便于计算机监控;可以减少运行和检修、维护人员,更有利于电站或变电站的运行和管理;可提高电站或变电站的经济效益。
站的运行人员须配置8人以上,每人的年度开支按5万元考虑,每年的总开支费用40万元。采用GIS之后,变电站不需要配置专门的运行人员。
(2)检修、维护费用比较。常规变电站,由于设备都暴露在外,加之西藏的气候恶劣,所以检修、维护的周期短,费用自然也就高。采用GIS设备后检修周期长,10年不大修,所以检修费用就低。
2技术经济分析
采用Gis设备一次性的设备投资要比采用其他敞开式设备的大。但从长期的运行和管理来看,采用GIS设备比采用其他敞开式设备的投人要小得多。特别是对于地势狭窄的水电站,采用GIS设备更具优势。下面以金河水电站为例,做一些比较。金河水电站变电站的布置原设计为双母线,110kV进线四回,110kV出线两回,预留一回。采用GIS后,由双母线改为单母线,其他不变。
2.1工程投资比较
(l)占地面积比较。采用常规的敞开式设备,变电站的占地面积为153mx50m。110kV改为GIS之后,面积则为科mxlom,但要在副厂房上增加一层,以便布置GIS。
(2)土建投资比较。按照原设计,变电站的土建投资为1310万元。改用GIS后变电站的土建投资在500万元左右,增加一层GIS楼的投资按300万元考虑,土建部分的投资还可以节约500万元。
(3)设备投资比较。设计概算变电站的设备投资为1250万元,高压设备的投资额为300万元。采用Gls其投资为550万元,增加设备投资250万元。另外,由于GIS设备布置在副厂房,使6.3kV高压开关柜与主变压器之间的距离缩短,共箱母线的长度减小,投资可以节约200万元。所以采用GIS设备之后设备总的投资只增加50万元。
将土建与设备的投资增减进行综合考虑,采用Gls设备比采用户外敞开式设备投资还可以节约近450万元。
2.2运行成本比较
(l)运行人员费用比较。按照原设计方案,变电
3优先考虑使用Gls设备的条件
如果电站或变电站有下列情况之一,可以优先考虑使用GIS设备的条件:(l)电站或变电站在电网中处于十分重要的地位,采用GIS设备可以提高运行的可靠性,确保电网安全;(2)电站或变电站按“无人值班(少人值守)”原则设计,采用GIS设备可以减少运行、维护人员,符合“无人值班(少人值守)”原则;(3)电站或变电站所处的地理位置狭窄,土建投资大时,采用GIS设备可以减少投资;(4)电站或变电站占用良田、耕地时;(5)电站或变电站占用城市商业用地时。
4对西藏电力发展的影响
从目前整个电力行业的发展来看,无人值班(少人值守)电站或变电站在内地已大量投人运行,GIS设备也大量应用于此类电站或变电站中。通过对这些电站或变电站的了解,GIS设备制造技术也已经十分成熟,而且设备的价格也在降低。现在在西藏采用Gls组合设备的条件已经具备。
对西藏电力系统来讲。我们必须摒弃传统观念,要大胆尝试使用内地已经很成熟的先进技术、设备(包括GIS设备)和电力建设思路,充实西藏电力行业,以缩短西藏电力与内地的差距。在具体实施过程中,要先从理论上认识,再在实践中检验。只有这样,先进、成熟的技术和产品才能够为西藏电力行业的广大职工所掌握,使西藏的电力职工的整体专业技术水平得到提高。
5结语
综上所述,一个电站或变电站是否采用GIS设备,关键是要从技术和经济两个方面加以综合考虑。就西藏的情况而言,还要考虑到新技术的引进和与内地电力行业接轨的问题。根据西藏的地理位置、环境气候等因素,经过金河水电站的实践,在西藏地区采用GIS是有必要的。
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