浅析水力水力发电厂GIS改造工程

论文导读：
摘要：白山发电厂水毁工程？中，为解决因户外天气环境及开闸放流恶劣环境引起的高压设备运行不稳定的状况，对一期开关站进行改造，把原户外开关站220KV配电装置整体移至一期地下厂房内。本文主要阐述GIS改造工程的相关问题。
关键词：水力发电；GIS；改造；工程；设计
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1工程简介
白山厂一期220KV户外开关站敞开布置，且处于弃水泄洪范围内。此开关是白山一期电站3台30万千瓦水轮发电机组送出的唯一通道。一旦开关站内电气设备受损停运，直接造成3台机组停运，造成发电量减少，又会因机组停运下泄量减少被迫增大泄洪闸门开度产生更大的雾化威胁，白山厂在2010年泄洪时出现了线路阻波器连接金具折断、连接导线断股的故障，对安全生产造成严重威胁。为防止此类情况发生，中专生毕业论文www.7ctime.com
白山厂一期电站进行改造，把原一期电站户外开关站220KV配电装置，更换为河南平高东芝高压开关有限公司生产的G1B252KV型气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）。主接线由原来的主路/旁路发变组单元接线改为单一断路器的发变组单元接线，GIS设备安装在一期地下厂房六氟化硫洞内。此设计改造把原户外开关站220KV设备整体移至一期地下厂房内，避免因户外天气环境影响及开闸放流恶劣环境引起的高压设备运行不稳定的状况。
2 白山厂GIS的主要组成部分

2.1 GSP-245EH型气体断路器

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1.1 GIS断路器

GSP-245EH型气体断路器是一种紧凑的和高性能的卧式断路器，为应用于气体绝缘的封闭开关电器GIS而设计。采用单压式（又叫喷气式）灭弧原理，它利用了6气体良好的绝缘性能和灭弧能力，GSP-245EH型气体断路器的灭弧室采用最佳设计。
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1.2 断路器控制回路

气体断路器的控制回路由一个包括防跳继电器的合闸回路，双重跳闸回路，一个相差检测回路和一个在异常的气体状态及液体状态（不正常的压力降低）下用于报警和操作块的保护回路所组成。控制回路安装在封闭电器的汇控柜内，汇控柜通过电缆插接件与断路器相连。在这个条件下，当发出一个分闸指令，分闸线圈受电，即便在此时合闸指令不发出，分闸操作也会进行机构分闸步骤。
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1.3 断路器非全相保护装置

对于异步保护装置，就是如果三相在合闸操作中不同步进行，那么三相在一定的时间延迟后分闸。在合闸操作中发生异步时，仅故障相的b触点保持在闭合状态，而正常相的a触点都是闭合的。因而时间继电器47T受电。在经过一段延迟时间后，通过时间继电器的作用，一个辅助继电器47X受电并闭合它自身的a触点。所有相的分闸线圈通过故障相的b触点和47X的a触点受电，这些触点都是闭合的。然后所有相进行分闸操作。

2.2220kV GIS隔离开关和接地开关

平高东芝生产的GIS组合电器内部设备，由由一个隔离开关和一个接地开关及一个快速接地开关组合而成后封装在一个充有6气体的接地壳体内。通过装在设备壳体旁边的操作机构，既可以进行电动操作，也可以进行人力操作。用于变电站的隔离开关和接地开关有可信度高的荷兰KEMA试验站的型式试验证书。

2.3 GIS电压互感器、电流互感器

2.3.1 GIS电压互感器

GIS选用的互感器是一种接地型、用6气体绝缘的电压互感器，其接线应注意的问题：二次回路接线应采用截面积不小于1.5mm2的绝缘铜线，排列应当整齐，连接必须良好，盘、柜内的二次回路接线不应有接头。电压互感器的外壳和二次回路的一点也应良好接地，

一、二次回路应装有熔断器，避免超负荷运行，电压互感器的极性和相序必须正确。

2.3.2GIS电流互感器

白山厂采用的电流互感器是环形铁芯电流互感器（BCT）以下简称（CT），它是是电流互感器的一种，它的二次绕组分布在一个环形铁芯上。CT可为操作仪器、仪表和保护继电器提供一种便捷的二次电流供应电源。CT必定有一个长的磁路，一次线圈仅一匝。CT通过GIS（或GCB）的接地罩或接地外壳与一次绕组完全隔离（insulated），而CT本身的绝缘通过不变的已装配好的环形二次绕组来实现。
3 白山厂GIS改造二次回路设计思路
以1号机组为例，拆除一期开关站220KV线路主路开关、侧路开关、二次回路控制电缆及相关二次回路；拆除一期开关站220KV主路及侧路线路侧、发电机出口侧隔离开关二次回路电缆；拆除白东南线保护屏交流电压、交流电流回路二次电缆；拆除1F发变组差动保护电流回路二次电缆。重新敷设电缆，完成一期六氟化硫洞内GIS二次设备安装、接线及调试工作，并对白东南线（1号机对应的线路名称）双套保护跳闸出口回路、断路器位置检测回路进行改造，按反措要求，实现双重化保护与双跳闸线圈断路器回路配合要求，同时对1F机组双套保护跳闸出口回路进行改造，使之满足反措要求。

3.1GIS断路器、隔离开关、接地刀闸控制回路形成

按照设计院提供的图纸和电缆清册，结合现场实际设备，形成断路器（GCB）、隔离开关（DS）、接地刀闸（ES）控制回路二次接线，包括GIS本体设备至汇控柜部分，及汇控柜引出到现场设备部分。本次改造为配合GIS断路器控制回路形成，安装许继电气生产的ZFZ-812A分相操作屏。断路器控制电源为直流220V，合闸回路和分闸1回路与分闸2回路取自不同的直流电源开关。由负荷屏到操作屏，至GIS汇控柜。

3.2GIS断路器、隔离开关、接地刀闸信号回路形成

断路器控制信号、三相位置信号送到机组PLC，隔离开关、接地刀闸位置信号、电压互感器空开跳闸及断路器分相位置信号送到公用PLC。

3.3其他相关回路形成

机组发变组差动保护电流回路：取主变高压侧电流互感器二次电流量至发变组保护A盘，完成发变组差动保护用电流接入第一套发变组保护工作。机组微机型电调速器发电状态：从GIS汇控柜到机旁电调控制盘，接入断路器辅助接点引来的发电状态控制。机组励磁控制断路器辅助接点引入：接入断路器辅助接点，取断路器常开接点两对。断路器位置送机组远传RTU：接入R论文导读：
TU所需断路器合闸位置。
结语
白山发电厂一期电站GIS改造在一次、二次整体设计思路完善的前提下，顺利按期交工，并且一次试验成功，标志着GIS设备首次在东北大型水电厂投运成功，为白山厂形成"无人值班"（少人值守）推进了步伐。经过1年的投运时间，白山一期GIS设备运行可靠，未发生因GIS设备问题造成停运等事故。大大减少了运行值班人员的巡视检查时间，同时减轻了检修维护人员的工作量，为白山厂的智能化水电厂推进做出了贡献。
参考文献
《电气工程师手册》编辑委员会.电气工程师手册[M].中国电力出版社.2008.
周浩，王慧芳.电力工程[M].浙江大学出版社，2007.