（国网甘肃省电力公司检修公司 甘肃兰州 730070）
摘要：甘肃电网位于西北电网的中心，与新疆、宁夏、陕西、青海、四川电网联网运行，是西北电力输送和交换的枢纽，全省地域面积广阔，约占全国总面积的4.72%，具有高海拔、气候干燥、早晚温差大、气象灾害多等特点，本文对近年来甘肃超高压电网已挂网运行的不同厂家、不同类型的开关类设备进行分析比较，包括GIS、断路器、隔离开关等，提出适合甘肃地区，为后续基建工程开关类设备选型及生产运维部门选取选用开关类设备提供参考意见。
关键词：开关；选型；应用
1.关于断路器的选用
高压断路器在电力系统的地位十分重要，正常运行时通过断路器可以调整、控制系统运行方式及电力负荷的分配，在事故情况下，通过断路器可以迅速将故障点隔离，以保证整个电力系统的安全运行。
因此高压断路器的可靠运行成为电力系统安全运行的重要保证。如何选用断路器已成为电网企业、电力用户基建、生产中的重要问题。
1.1各类开关设备的优缺点比较
1.1.1GIS、HGIS、SF6断路器型式的比较
甘肃电网40.5kV、126kV、252kV、363kV、800kV均有采用GIS设备，断路器间隔及母线间隔共计224个，分布于兰州市、白银市、金昌市、天水市、临夏自治州等地区，2003年至2007年投运共计29个间隔，2008年至2012年底投运的共计195个间隔，其中以2012年投运最多，共计投运63个间隔，随着智能化变电站的增多，GIS设备逐年增多。选用GIS问题是：
（1）同一变电站不同时期建设的工程，如选用不同厂家的设备，其设备连接、运行过渡可能存在不匹配的情况。750kV兰州东变扩建时，就曾出现过相邻母线筒在拐角处隔离开关机构箱箱门不能完全打开的情况，在验收过程中给予了整改。因此，有多次扩建可能的变电站选用GIS时，就应该提前充分考虑与下期工程连接的分段间隔的接口的问题。
（2）H-GIS即复合式组合电器，是与GIS相近的另一种组合电器。由于母线在外，它的扩建连接、退出运行检修与GIS比方便了许多，其设备造价也比GIS降低许多。截至今日，甘肃电网还没有HGIS挂网运行，但是目前在建的750kV天水变，750kV、330kV均采用HGIS设备，后续在甘肃电网即将采用HGIS设备。采用HGIS应该能够较好的避免类似问题。
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1.2罐式断路器
罐式断路器是灭弧室装在与地电位相连的金属壳内，在灭弧室进出线两侧装设电流互感器，电流互感器二次线圈数可按照实际需要进行选配安装。这种断路器因布置低，抗地震性能好；又因其断路器与电流互感器合为一体使得占地面积相对支柱式断路器要小些。由于罐式断路器两侧均加装电流互感器，这对大多采用3/2接线方式的330kV、750kV变电站的继电保护解决了“保护死区”问题。
1.2.1灭弧介质的比较
在甘肃地区目前使用的高压断路器灭弧介质有： SF6气体、真空、油。
SF6气体是一种化学性能十分稳定的气体，具有优良的绝缘和灭弧性能。大量试验充分验证SF6断路器不仅开断短路电流大，而且开断小电感电流、电容电流性能也相对好。但现在制造厂生产的SF6断路器的SF6压力大都在0.5-0.6MP（表压），SF6气体临界温度高、在较低环境温度下就液化的物理特性，使SF6断路器在极寒冷地区的使用受到了限制。其次，SF6气体中的杂质会给运行带来不利：如水分含量，它一方面在高温下使SF6气体水解产生HF氢氟酸和SO2，SO2遇水后生成H2、SO3亚硫酸，这两种物质都有很强的腐蚀性；另一方面，含水量过高，绝缘件表面出现凝露对绝缘性能带来不利影响。
2.断路器的选择
关于断路器型式、灭弧介质的选择。根据上述支柱式、罐式、GIS型式、灭弧介质以及操作机构的优缺点比较和甘肃电网的实际情况，不难得出以下意见：
主接线形式与断路器型式的选择：对采用一个半接线的场所，采用落地罐、H-GIS（母线在外的组合电器），可充分发挥节省占地、布置清晰、无保护死区的优点；因GIS的间距小，当出线较多的双母线采用GIS，因其出线的空气间隙大大超过GIS的间距，将不得不加长母线筒的长度（增加费用），以满足出线布置的要求。对内（外）桥接线，或进出线较少的双母线接线，采用GIS则更能体现其优势。运行维护与断路器型式的选择：使用部门希望选用免维护或少维护的设备，以减少设备检修停电时间和检修次数，提高供电的可靠性。采用支柱式加电流互感器与罐式断路器比较，罐式断路器的CT的二次线圈附在套管上，主回路及其绝缘利用了断路器绝缘部分--SF6气体和环氧绝缘子，因此其CT的故障极少。而单独的CT其主回路与二次线圈间、与地电位间的绝缘、屏蔽需要多层缠绕，制造、装配中的任何疏忽都可造成缺陷。此外在运行中，为监视绝缘状况，需定期进行绝缘测试。排除制造个案，仅从结构本身看，罐式断路器的CT比单独的CT可靠性高、维护量小。而断路器本身因其机构、传动形式相同，二者的可靠性、维护量大致相同（当然，不同制造厂、不同结构产品有所不同）。
环境条件与断路器形式的选择：污秽严重的地方如选用敞开设备，不仅设备需大爬距增加工程造价，而且因污染严重，设备易受腐蚀，影响其使用寿命和运行安全，因此选用GIS、H-GIS较适宜。适合在寒冷地区使用的支柱式SF6断路器很少，而罐式断路器给气体加热容易实现，因此罐式断路器应是寒冷地区电网的选择之一。真空断路器环境适应范围广、维护量小、环保，因而在开断性能满足要求的前提下，能使用真空断路器的地方，应首选真空断路器。
3.选用断路器经济技术比较的原则
凡是设备选择都要进行经济技术比较。但比较方式不同，可能得出的结论则不同。如选用330kV落地罐断路器，与选用支柱式断路器和电流互感器的比较，前者比后者技术先进，运行可靠性高，但前者价格320万元，后者价格230万元。按一次性投资比较，后者经济。但按寿命期费用比较，可能情况有所不同：330kV落地罐断路器最低使用寿命30年，油浸电流互感器使用寿命20-25年，一组电流互感器80万元，后10年要再投入20-40万元；落地罐断路器中的电流互感器故障几乎为零，而油浸电流互感器故障率为 X次/百台年（按甘肃电网2009-2012故障统计），三台油浸电流互感器30年故障次数达4.5次，故障的直接损失35万元（现场试验、处理及返厂运输、修理）；油浸电流互感器每年要按规定要求进行预防性试验、积污清扫，进行这些作业不仅要人，还要高空作业车等大型工器具配合，30年下来需8-12万元（按甘肃电网现阶段平均收入和工器具费用考虑）。这样算来，使用330kV落地罐断路并不比使用敞开式断路器加电流互感器费用高。如果再考虑使用罐式断路器减少占地、减少检修、故障停电带来的社会效益；减少高空作业直接降低或消除了作业人员人身、设备事故的发生的可能所带来的间接效益，使用330kV落地罐断路比使用敞开式断路器加电流互感器更经济。
同样，其他各种断路器的技术经济比较也应以设备使用寿命期的全部费用比较，而不应使用一次性投资比较。
4.结论
甘肃电网位于西北电网的中心，选择开关设备作出选择时应谨慎，结合温差大、经济性、外部气候等环境，另外还应结合已挂网运行的开关设备的运行状况和运行过程中出现的问题，在设计选型阶段进行优化和完善。
作者简介：
徐立庆（1986年-），男，工程师，研究方向为变电一次检修、技术监督等。
论文作者:徐立庆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：断路器论文; 电网论文; 甘肃论文; 设备论文; 电流互感器论文; 母线论文; 万元论文; 《电力设备》2017年第32期论文;