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【摘 要】 本文以甘肃天水750kV变电站工程为例，介绍了HGIS（混合式气体绝缘封闭组合电器）在西北750工程首次应用配置情况，阐述了HGIS的安装工艺流程及试验项目，为后续工程的安装调试提供借鉴经验。并通过与AIS（常规敞开式开关设备）、GIS（全封闭组合电器）的综合技术经济性能比较，说明了HGIS的确具有高可靠性、高性价比，是值得在750kV超高压工程中广泛应用的开关设备。
【关键词】 超高压；HGIS；应用；安装调试；优点
1.HGIS设备简介
HGIS是介于GIS（全封闭式组合电器）与AIS（常规敞开式开关）之间具有二者优点的组合高压电器。它采用了GIS主要设备，按特定主接线要求，结合敞开式开关设备的特点布置出的混合型GIS产品，其主要特点是采用了GIS形式的断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、电流互感器等主要元件分相结合在金属罐体内，由出线套管通过软导线连接敞开式母线及敞开式电压互感器、避雷器布置成的混合型配电装置。
2.HGIS设备在西北750kV工程的首次应用
天水750kV变电站是连接甘肃和陕西电网的重要750kV电力高速通道，为甘肃南部、东部小水电上网，及关中经济带的发展发挥重要的作用。天水750kV变电站是西北地区首座采用HGIS设备的变电站。750kV 配电装置采用新东北电气股份公司生产的ZF15-800型HGIS组合开关电器，采用一倍半断路器接线，规模为1台2100MVA的主变，4回750kV出线带3组高抗。本期750kV HGIS设备共有一个完整串加三个不完整串组成。
天水750kV变电站初期设计750kV配电装置按AIS设备考虑，因此前期变电站征地面积约220亩，后工程实施阶段改为HGIS设备后，变电站占地面积缩小为约140亩，极大的节约了土地。
3.750kV HGIS设备的安装及调试
750kV HGIS设备的断路器为卧式布置在所有产品的最下方，断路器上方是电流互感器、隔离开关和进出线的套管。从断路器为起点安装，以轴向中心线和纵向中心线依次排列各台断路器，画线时以断路器上方的盆式绝缘子和母线的中心尺寸作为画线的依据，画线要准确，其画线误差不应超过±1mm。
断路器的就位就是首先把断路器本身的X轴、Y轴对正基础上的X轴、Y轴，使其误差值在规定的范围内。其次是标高找正，在地基基础上选取最高点做为标高找正时的参考点，其它的测量点用加垫片的方法进行调整，使其它点与此点等高。但要注意，垫片的高度控制在20±5mm范围内。
4.750kV AIS、GIS与HGIS开关设备的比较
根据国内外750kV工程建设经验以及国内制造厂750kV断路器制造水平，目前750kV工程常采用的断路器型式有SF6罐式断路器方案和GIS/HGIS方案。下面结合天水750kV变电站工程实际情况分析断路器各种型式的优缺点。
（1）750kV SF6罐式断路器
750kV SF6罐式断路器断路器为双断口结构，其灭弧室采用两个单断口灭弧单元串联， SF6罐式断路器比采用SF6瓷柱式断路器加独立式电流互感器的方案可节约占地10%，但价格较贵。目前国内主要高压开关厂均已具备生产750kV SF6罐式断路器的能力，并在西北地区运行工况良好。
（2）750kV GIS
750kV GIS 特点是运行安全可靠，检修及运行维护工作量小，检修周期长，受环境影响小，但750kV GIS 设备造价非常高。GIS设计方案一般适用于场地狭小，人口稠密，高海拔、重污染等地区。在750kV 工程建设初期750kV GIS 设备主要靠进口，目前国内主要高压开关厂均已具备生产750kV GIS设備的能力。
750kV GIS设备经过几年的运行逐渐暴露了一些问题，主要集中在SF6气体泄漏问题上，增加了维护工作量。主要原因是750kV GIS 安装在户外，运行环境较差，日夜温差较大时GIS设备热胀冷缩范围加大，特别是受750kV GIS布置的限制，母线GIL管过长（达三四百米），容易造成气体泄漏。
（3）750kV HGIS
750kV HGIS的结构与GIS基本相同，其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而接线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，解决了母线GIL管过长容易造成气体泄漏的问题，提高了运行可靠性，而且价格相对便宜。750kV HGIS方案较SF6罐式断路器方案节省占地20%，有效减少噪声源，便于智能化方案实施。
5.HGIS设备的优点
5.1可靠性高。由于HGIS大量采用SF6气体绝缘技术，主要元件均组合在封闭的罐体内，大大减少外漏的带电部分，而外漏的部分故障率低，基本具备了GIS的运行可靠性高、环境适应能力强，耐地震能力强的特点。并且HGIS的主要元件采用与GIS相同的元件成熟可靠。
5.2实用性强。（1）HGIS采用模块化设计，布置方便灵活，可用于各种主接线。尤其适用于3/2CB方式的设计，直线连接结构紧凑，设备占地面积小。（2）最少的故障影响范围。通过最佳的气体距离（断路器和隔离开关为相互独立气室）单元、通过在断路器两侧设置波纹管，实现了检修的高灵活性。故障断路器可用隔离开关与系统隔离，在不影响母线及线路停电下，检修断路器。不致因局部故障而造成需大面积停电进行检修。（3）现场安装工期短。HGIS在厂内按现场情况完整装配，并进行出厂试验，整单元运输，与GIS相比现场安装工作量减少。由于HGIS每间隔配置一个就地控制柜，与敞开式设备相比控制电缆数量大大减少，现场安装周期缩短。（4）日常维护工作量少。HGIS与敞开式设备相比隔离开关等触头封闭在金属罐体内，出线套管大大减少，不须维修清扫触头表面，不须清扫套管，减少了维护工作量。（5）扩建灵活方便，减少停电次数、缩小停电范围。HGIS配电装置主母线独立设置，无论是采用一倍半断路器接线、双断路器方式接线，扩建时母线都可不必停电，且各间隔预留接口，仅对接间隔停电即可安装试验，大大缩小停电范围，减少停电次数。
5.3综合成本低、经济性好。（1）以3/2CB接线方式，HGIS价格约为GIS产品的65%-75%左右，而其占地面积仅为AIS敞开式开关设备的55%-65%左右。（2）以3/2CB接线方式，HGIS只有12根空气绝缘套管，与AIS敞开式开关设备相比减少了约50%的绝缘套管数量。（3）以3/2CB接线方式，HGIS的现场作业量约为AIS敞开式开关设备的50%-60%，减少了安装工期，从而减少了安装费用。
6.结论
随着我国超高压电网的迅速发展，750kV变电站新建、扩建工程增多，结合不同的工程条件合理的选择配电装置形式，是适应新时期电网建设的客观要求的。通过比较分析和工程实例，HGIS设备具有较AIS开关设备占地面积小、较GIS设备投资费用低的优势，且同时具有GIS设备的高可靠性、维护简便等优点，是可被电力工程广泛应用的开关设备。
【关键词】 超高压；HGIS；应用；安装调试；优点
1.HGIS设备简介
HGIS是介于GIS（全封闭式组合电器）与AIS（常规敞开式开关）之间具有二者优点的组合高压电器。它采用了GIS主要设备，按特定主接线要求，结合敞开式开关设备的特点布置出的混合型GIS产品，其主要特点是采用了GIS形式的断路器、隔离开关、接地开关、快速接地开关、电流互感器等主要元件分相结合在金属罐体内，由出线套管通过软导线连接敞开式母线及敞开式电压互感器、避雷器布置成的混合型配电装置。
2.HGIS设备在西北750kV工程的首次应用
天水750kV变电站是连接甘肃和陕西电网的重要750kV电力高速通道，为甘肃南部、东部小水电上网，及关中经济带的发展发挥重要的作用。天水750kV变电站是西北地区首座采用HGIS设备的变电站。750kV 配电装置采用新东北电气股份公司生产的ZF15-800型HGIS组合开关电器，采用一倍半断路器接线，规模为1台2100MVA的主变，4回750kV出线带3组高抗。本期750kV HGIS设备共有一个完整串加三个不完整串组成。
天水750kV变电站初期设计750kV配电装置按AIS设备考虑，因此前期变电站征地面积约220亩，后工程实施阶段改为HGIS设备后，变电站占地面积缩小为约140亩，极大的节约了土地。
3.750kV HGIS设备的安装及调试
750kV HGIS设备的断路器为卧式布置在所有产品的最下方，断路器上方是电流互感器、隔离开关和进出线的套管。从断路器为起点安装，以轴向中心线和纵向中心线依次排列各台断路器，画线时以断路器上方的盆式绝缘子和母线的中心尺寸作为画线的依据，画线要准确，其画线误差不应超过±1mm。
断路器的就位就是首先把断路器本身的X轴、Y轴对正基础上的X轴、Y轴，使其误差值在规定的范围内。其次是标高找正，在地基基础上选取最高点做为标高找正时的参考点，其它的测量点用加垫片的方法进行调整，使其它点与此点等高。但要注意，垫片的高度控制在20±5mm范围内。
4.750kV AIS、GIS与HGIS开关设备的比较
根据国内外750kV工程建设经验以及国内制造厂750kV断路器制造水平，目前750kV工程常采用的断路器型式有SF6罐式断路器方案和GIS/HGIS方案。下面结合天水750kV变电站工程实际情况分析断路器各种型式的优缺点。
（1）750kV SF6罐式断路器
750kV SF6罐式断路器断路器为双断口结构，其灭弧室采用两个单断口灭弧单元串联， SF6罐式断路器比采用SF6瓷柱式断路器加独立式电流互感器的方案可节约占地10%，但价格较贵。目前国内主要高压开关厂均已具备生产750kV SF6罐式断路器的能力，并在西北地区运行工况良好。
（2）750kV GIS
750kV GIS 特点是运行安全可靠，检修及运行维护工作量小，检修周期长，受环境影响小，但750kV GIS 设备造价非常高。GIS设计方案一般适用于场地狭小，人口稠密，高海拔、重污染等地区。在750kV 工程建设初期750kV GIS 设备主要靠进口，目前国内主要高压开关厂均已具备生产750kV GIS设備的能力。
750kV GIS设备经过几年的运行逐渐暴露了一些问题，主要集中在SF6气体泄漏问题上，增加了维护工作量。主要原因是750kV GIS 安装在户外，运行环境较差，日夜温差较大时GIS设备热胀冷缩范围加大，特别是受750kV GIS布置的限制，母线GIL管过长（达三四百米），容易造成气体泄漏。
（3）750kV HGIS
750kV HGIS的结构与GIS基本相同，其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而接线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，解决了母线GIL管过长容易造成气体泄漏的问题，提高了运行可靠性，而且价格相对便宜。750kV HGIS方案较SF6罐式断路器方案节省占地20%，有效减少噪声源，便于智能化方案实施。
5.HGIS设备的优点
5.1可靠性高。由于HGIS大量采用SF6气体绝缘技术，主要元件均组合在封闭的罐体内，大大减少外漏的带电部分，而外漏的部分故障率低，基本具备了GIS的运行可靠性高、环境适应能力强，耐地震能力强的特点。并且HGIS的主要元件采用与GIS相同的元件成熟可靠。
5.2实用性强。（1）HGIS采用模块化设计，布置方便灵活，可用于各种主接线。尤其适用于3/2CB方式的设计，直线连接结构紧凑，设备占地面积小。（2）最少的故障影响范围。通过最佳的气体距离（断路器和隔离开关为相互独立气室）单元、通过在断路器两侧设置波纹管，实现了检修的高灵活性。故障断路器可用隔离开关与系统隔离，在不影响母线及线路停电下，检修断路器。不致因局部故障而造成需大面积停电进行检修。（3）现场安装工期短。HGIS在厂内按现场情况完整装配，并进行出厂试验，整单元运输，与GIS相比现场安装工作量减少。由于HGIS每间隔配置一个就地控制柜，与敞开式设备相比控制电缆数量大大减少，现场安装周期缩短。（4）日常维护工作量少。HGIS与敞开式设备相比隔离开关等触头封闭在金属罐体内，出线套管大大减少，不须维修清扫触头表面，不须清扫套管，减少了维护工作量。（5）扩建灵活方便，减少停电次数、缩小停电范围。HGIS配电装置主母线独立设置，无论是采用一倍半断路器接线、双断路器方式接线，扩建时母线都可不必停电，且各间隔预留接口，仅对接间隔停电即可安装试验，大大缩小停电范围，减少停电次数。
5.3综合成本低、经济性好。（1）以3/2CB接线方式，HGIS价格约为GIS产品的65%-75%左右，而其占地面积仅为AIS敞开式开关设备的55%-65%左右。（2）以3/2CB接线方式，HGIS只有12根空气绝缘套管，与AIS敞开式开关设备相比减少了约50%的绝缘套管数量。（3）以3/2CB接线方式，HGIS的现场作业量约为AIS敞开式开关设备的50%-60%，减少了安装工期，从而减少了安装费用。
6.结论
随着我国超高压电网的迅速发展，750kV变电站新建、扩建工程增多，结合不同的工程条件合理的选择配电装置形式，是适应新时期电网建设的客观要求的。通过比较分析和工程实例，HGIS设备具有较AIS开关设备占地面积小、较GIS设备投资费用低的优势，且同时具有GIS设备的高可靠性、维护简便等优点，是可被电力工程广泛应用的开关设备。