建设变电站的创新办法pass

（Plug & Switch System）
一、概述：
随着电力系统的发展及技术的更新，变电站的可靠性及经济方面满足用户的要求已经成为越来越关键的因素，目前实际使用的变电站，其可靠性和有效性的改进，电压和电流测量技术的改进，现代化控制、保护和监视办法的实施，引发了变电站设计的创新选择。比如PASS，一个改进的组合开关间隔系统，为变电站的改造、扩建和利用新工艺技术的新建变电站提供了应用。
1、序言
近几十年来，对高压变电站新产品的改进相对来讲是有限的。一些主要电气设备，如断路器（从空气，少油到 SF6气体）、避雷针（间隙到无间隙）、电流电压互感器等，在技术上都取得了巨大的进步，但在外形尺寸上并无实质性改进。因此，变电站要从整体上取得重大的改进是不可能的。
六、七十年代，气体绝缘技术在检修条件和满足空间需求方面有了很大进步，尤其是在较低的高压范围内目前许多国家实际上都采用GIS技术。
另一方面，许多现存的变电站已经超过了其使用寿命。许多用户考虑对部件采取一对一的替换，如断路器、隔离开关等，或如需改造，考虑应用新技术的可能性。
目前来说是改造项目的改进率相对较低。人们正寻求一种更灵活、更可靠的设备来满足变电站发展的需要。这促进了应用AIS和GIS的变电站创新办法的发展。
2.发展趋势
对变电站的改造和新建项目来讲，下列设备在技术上的发展趋势，是新变电站技术更新重要组成部分。
2.1 断路器
灭弧元件的数量在不断减少。单只开断元件的额定电压达300千伏，双只开断元件达500千伏的额定电压已属于正常的。随着自吹技术的原理日益广泛的应用，导致对操作能量要求的降低。相应地，这种断路器的机械稳定性提高了，因此只需较少的维护。受控开关的应用也简化了断路器的使用（没有隔断电阻器）。仅仅再过几年时间，在整个电压范围内的所有断路器中都只需要一个灭弧元件以及较低的驱动能量。
陶瓷绝缘子被复合绝缘子替代，使断路器将更简单、重量更轻、体积更小。
2.2隔离开关
随着断路器日趋简化和小巧，隔离开关的功能可以与断路器和为一体。隔离开关和接地开关的多种功能可以结合起来。由于维护需求的减少以及可靠性的提高，其结果是有些开关将得以节省。
2.3 电流电压互感器
基于光电工作原理，电流电压互感器的选择范围很大，绝大多数的互感器即可以并入断路器也可以并入套管绝缘子上。与这些互感器连接的控制设备目前可在市场上买到。仅需要很低能源的模拟信号保护设备市场已有销售。可直接与数字信号相匹配的设备还处于研究中。
2.4 控制系统、维护、判断、智能开关
监控装置能够采集到开关的各种信息，如气体密度趋势，断路器定时速度，断路器和相邻部件的啮合磨损等。这些测量结果是用来获得关于维护和维修的早期信息。受控开关是用来降低对断路器和其他有关设备的压力。
发展趋势是，单个或两个处理元件可以与不同标准的其他装置连接起来。通过光纤通道进行数字交换，将节省大量的二次电缆和工程量。
2.5绝缘子
基于在输电线路广泛经验和部分变电站应用的经验，合成材料绝缘子在变电站及有关设备中使用的数量正在不断上升。其带来的好处是重量的减轻以及毋须再为绝缘子清洁和添加润滑油。
总的来说，现代化的空气绝缘变电站（AIS）未来的外观与现有设计相比，将会出现较大差异。所有这些优势都将会用于新型的变电站，而且在很大程度上，这些进步亦会被用于各种改造的项目中。
3、变电站创新办法
变电站自动化水平是电网成功的一个关键因素。伴随着上述最新的研究及发展成果以及相应的变电站设计上的“新思路”，确定了变电站的创新道路。
这些与数字化平台结合在一起，即在传统的AIS和GIS技术中的已得到增强的开关装置，现在市场上已可以见到。
变电站创新办法有一个简化操作的公共控制系统。他们配备有加强了的监控和判断系统以进一步降低生命周期成本并提高变电站的利用率。
4、PASS概念
把开关间隔的所有功能统一归并到一个密封舱中，该密封舱配备有两个或三个绝缘套管，绝缘套管的数量取决于变电站的接线图，对于改建、扩展、升级或新建变电站等，就各种应用而言，PASS是最适合的。PASS是由金属壳密封，把气体绝缘的断路器、隔离开关、电流及电压传感器与套管全部组合在一个共用的气室内。高压开关装置的数量被限制到了最低限，节省不必要的配置，只要能真正保证间隔或变电站的功能就行。每一元件在工厂已彻底组装，并经过了例行检测。除了绝缘套管，整个PASS均预装交货。
断路器、隔离和接地开关等所采用的设计如用于GIS技术的一样，已得充分的验证。绝缘套管由复合材料制成。一根环氧树脂浸渍的（浸泡的）玻璃纤维管确保了套管的机械性能。同时由一只浇铸的硅橡胶外套提供所需的电气性能，如爬距和对抗各种环境因素的防护等。
传统高压的电流和电压互感器的功能已由新一代的高效电流电压传感器来实现

hanghost

2005年05月17日 09:51:19

2楼

5、应用
利用空气绝缘件改建、扩展、升级现有AIS变电站的可能性在很多情况下被限制是因为缺少可用的空间。另外，由于空气绝缘组合电气的安装时间较长，停电时间较长。这类情况下，采用PASS的创新办法将非常有效。
除了对现存的AIS变电站的改建、扩展和升级外，配备了现代传感技术PASS的还可用于相关的布局和包括通讯在内的变电站自动化。
5.1 AIS变电站的扩建
对于现存AIS变电站的扩建来说，PASS模件对现有每相的AIS变电站组件进行永久性更换。图6显示的是有两个线路间隔的老的220KV的AIS变电站双母线配置的单线图。另外还有一个母联间隔和一个变压器间隔以及平面图和变压器间隔的截面图。AIS变电站一次设备如断路器，电流互感器和配有接地开关的隔离开关都已超出其使用寿命，应该更换了。不过，经常是金属支架和母线还能用，不必更换。考虑到变电站在电网中的位置，线路和变压器馈线的断电时间应保持在最低限度。
通过PASS，如图7所示的上述设备可以不改变现存结构和变压器间隔的母线就能进行更换。通过管式导线，附加的柱状绝缘子和铰线，PASS与母线2（BB2）相连.与母线1（BB1）与变压器间隔的相连则通过铰线来实现。安装前，必须完成基建工程的改进工作。线路间隔、耦合器间隔AIS变电站设备的更换以及要求的这些间隔的改进更换变压器间隔的做法类似。
图6和图7图显示了该变电站长81.5米，宽79.5米的平面图。旧设计中，该变电站要求的面积为6480平方米，在此例中未做修改。
5.2 空间有限的AIS变电站的扩展（尺寸）
如果标准AIS变电站扩展的空间尺寸不够，安装另外的新间隔对PASS来说也不是问题。图8显示的是图6中现有的变电站的切断，增加的一个间隔和相关变电站扩展部分的截面图和单线图。
安装两个间隔的优点，在这种情况下，一个线路间隔和一个变压器间隔被称作“进线”布置是显而易见的。除非其中一条母线被弄成U形，否则传统的AIS变电站设备不能与双母线“进线”安装。利用这种“进线”变压器间隔/线路间隔的布置，需要将13米宽的间隔再加上4米才能将现有的母线与间隔连接。每增加一个间隔变电站的宽度需要扩大13米。如果在变电站的两边各扩展一个变压器间隔和一个线路间隔，则现有的AIS变电站将扩大为18米的两倍，即36米。
5.3 采用PASS对AIS变电站大检修
可以暂时使用PASS，加快对现有的AIS变电站的检修。
将PASS模件与要检修的间隔的相位并联连接，则要检修的部分可断开，PASS模件可以暂时支持运转。
5.4 配备PASS的全新变电站
除了整个变电站是由PASS实现的之外，图9所示的双母线路图与图6所示完全一致。常规AIS变电站所需的几个主要部件的功能可以由单个的PASS模件来获得。
如今，配备PASS变电站是有如下优点：
1、与通常用于AIS变电站的耐张导线相比，母线的相间距较小
2、铰线连接较短
3、由于连接较短，降低了短路式的作用力。
4、管式母线设计使得低标面的变电站设计可以减少钢结构的要求。
5、降低了间隔的宽度与长度
6、室外绝缘子和绝缘套管较少，即降低了由于污染引起故障的可能性
7、绝缘子串较少或没有
8、钢结构和接地材料较少
9、地基和沟槽较少使得混凝土需求较少
当利用PASS变电站时，其组合的隔离开关，CT和PT感应器可以缩小间隔的宽度。传统的AIS变电站中CT、PT感应器的连接在短路状态下引起相对较高的导线摆动并且导致间隔中相位间距和相地间距的增大，要求AIS变电站的整个间隔比PASS的宽很多。
整个PASS变电站的双母线平面图长45.4米,宽59.5米（如图9 所示）,面积2701平方米，仅为传统设计的42%。
PASS的布局仅需有数的几个构件和通常较少的钢铁支架。因此基建的工程量减少。除了图9所示的双母线的平面图外，图8所示的“进线”布置也可得以实现。双母线系统间隔的“进线”排列和错列的区别在于间隔的宽度和长度。
当空间受限时，“进线”排列有利于应用。另一种可能的应用就是在悬吊的传输线下面安装变电站。
利用PASS的其它变电站配置，如环形母线，双断路器等额定电压是170KV及以上时也容易实现。图10显示是一个配备PASS的220KV的断路器的11/2配置方案，包括平面图和截面图，安排的简单是显而易见的。
6、结论
为了从最近的开关装置技术的技术进步和趋势中获取最佳效益，一个一对一的改建战略是不可行的。与常规办法相比，新技术所提供的更多优势使新的布置形式成为可能。
变电站技术创新减少了用地和工程费用，并且与此同时增加了可靠性和可行性。
PASS为变电站项目的大规模实现提供了理想的标准构件。

（二）从复杂的变电站到一体化的解决办法

电力变电站设计者面临着以前个人计算机制造商曾面临的同样的问题——即你怎样将设计简化和标准化，以使你的客户不需再做任何费事的调整，只需插入新件就能马上使用？
即便在工程师们中间，设计高压电力变电站也常被认为是一件神秘