摘要:

　　我国大型工业企业电源进线主要有35kV，66kV（东北地区），110kV和220kV（如特大型钢铁企业）四种电压等级。企业总降压变电站按一次设备可分为两种，一种是由分立器件如SF6断路器、隔离开关、互感器、避雷器等组成的传统变电站，其缺点是占地面积大，气候适应性差，故障率高；另一种是近几年随着技术的不断进步和产品价格的下降，出现了由金属封闭组合电器（GIS、PASS、C-GIS）或敞开式组合电器等组合电器组成的新型变电站。而真空断路器作为主流中压开关设备也早已大量应用于工业企业。本文根据作者使用的经验，对几种中高压开关设备及选用注意事项进行介绍，供同行参考。

　　1、组合电器

　　1.1 GIS

　　1.1.1 GIS的特点

　　六氟化硫绝缘金属封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgeer），简称GIS。它是将一座变电站除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线等元器件组合封闭在接地的金属壳体内（仅把进出线套管或电缆终端裸露在外部）充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质组成的成套开关设备。它有以下优点：
　　1小型化，如国产ZF—126系列三相共箱紧凑型GIS，最小间隔宽度为0.8m，标准间隔占地仅有2.9m2。一般220kV GIS设备的占地面积为常规设备的37%；110 kV GIS设备占地面积为常规设备的46%左右。
　　2可靠性高。
　　3安全性好，带电部分封闭在接地的金属壳体内，因而没有触电危险；SF6气体为不燃气体，所以无火灾危险。
　　4环境适应性强，适用于环境条件恶劣（如严重污秽、冰雹、多风雪、多水露、高海拔、多地震等）地区。
　　5灵活性强，可任意组合（即将一部分设备组合在GIS内部，另一部分仍采用传统分立器件置于GIS外部）；可根据要求组成多种接线方式；既可室内也可户外安装。
　　6安装周期短，GIS设备的各个元件通用性强，采用积木式结构，组装在一个运输单元中，运到施工现场就位固定。现场安装的工作量比常规设备减少了80%左右。
　　7几乎免维护，更易于变电所无人值守。

　　1.1.2 GIS的结构

　　GIS一般由实现各种不同功能的单元组成，称间隔，主要有进（出）线间隔、母联间隔、母线计量保护间隔等七种间隔，并根据用户的不同要求可实现线变组、单母线、单母线分段、桥型接线、双母线等不同的接线方式。下图是企业中常用的接线形式——线变组接线一次主接线图。

　　GIS的气体系统可以分为若干气室，各气室分别由相应的密度控制器检测气体压力。

　　GIS一般每个间隔设有一个就地控制柜，各元件控制、状态信号，各气室密度检测信号，以及电压电流互感器二次出线全部引到就地控制柜（汇控屏——LCP），并通过就地控制柜与主控制室相连。

　　1.1.3 国内GIS的主要生产厂家

　　GIS从上世纪60年代问世以来，一直处于发展之中，在保持高可靠性的同时减少材料用量和降低成本。从世界范围看，GIS以它的紧凑设计和模块系统可满足用户的不同要求。我国GIS生产始于“三大开”，1979年平高引进法国M.G制造技术，1985年西高引进日本三菱、沈高引进日本日立制造技术。目前产量较大的除“三大开”外，还有山东泰开、北京北开、如皋高压、上海华通等十几家。合资品牌有平高东芝、厦门华电、上海西门子、北京北开日新等。



　　1.2 PASS

　　目前高压开关设备在国际上从绝缘介质分共有三种类型：一种为空气绝缘开关设备（AIS），另一种为气体绝缘金属封闭开关设备（GIS），第三种为新出现的混合技术开关设备（MTS）。MTS是将多种电气设备组合在一起的单相组合电器，不带母线，利用出线套管通过软导线与敞开式母线连接。且由于出线套管为空气绝缘，因此它与AIS电气设备相间距离相同（如550kV为8m），不能缩小设备的间隔（横向）尺寸。这是它与带SF6气体绝缘母线、相间距离较小的GIS的主要区别。PASS就属于典型的MTS。

　　1.2.1 PASS与GIS的比较

　　PASS是ABB基于多年GIS制造、运行经验而生产出的一种新型产品——插接式开关系统（Plug And Switch System，简称PASS），它和GIS一样，采用SF6气体绝缘，但它是将断路器、隔离开关、接地开关、互感器组合安装在一个封闭接地的金属壳体内的单相组合电器，是 GIS的简化和改进。
简化之处：
　　1省去供设备检修用的线路侧隔离开关一台和接地开关一台。
　　2 两台隔离开关和一台接地开关共用一个气室，三工位设计共用一个操作机构。
　　3采用可控操作技术（CAT控制器），取消了断路器合闸线圈。

　　改进之处：

　　1、以先进的组合式电流/电压传感器，取代传统的电流互感器、电压互感器，不仅使体积大大减少，同时测量精度大为提高，另外该传感器还具有对自身SF6气体密度进行测量的密度传感器和储存传感器参数的可读写储存器的功能。

　　2、断路器采用液压弹簧操动机构，可靠性高，含油量少（小于2L），无油压表和油管，与传统液压、气动、弹簧操动机构相比，体积大为减少。

　　3、采用复合套管，具有以下优点
　　内层使用由环氧树脂和玻纤浇铸成的管状支柱，保证机械和绝缘强度。
　　外层包以硅橡胶，保证爬电距离。
　　表面憎水性，防止形成潮气膜和固体沉淀，免除清洗工作。
　　外部或内部闪络不会引起套管爆裂，套管重量减少40%。

　　4、采用智能间隔和就地控制单元，每一PASS间隔配置1台就地控制柜，内设控制及保护单元，即将二次技术集成化。整个PASS的测量、保护、控制等功能就地完成，并通过总线接口及光纤与变电站综合自动化系统相连，与传统变电站相比，一个间隔连接线从200～500条减少至30～60条，降低80%。

　　5、采用了预安装技术，整套设备在出厂前安装、调试完毕。设备运抵现场后，一个PASS间隔在数小时之内即可安装完毕，实现了“即插即用”功能。

　　1.2.2 PASS变电站与其它变电站投资比较（仅供参考）



　　1.2.3 PASS选用
　　1、PASS共有三种型号。PASSM0：工作电压145kV，额定电流2500A，额定断开电流31.5kA、40kA；PASSM1工作电压300kV，额定电流3150A，额定断开电流40kA、50kA；PASSM2：工作电压550kV，额定电流4000A，额定断开电流60kA。
　　2、所有的PASS都是单相设备，即其标准间隔都是单相的，三相线路是由三个独立间隔组成的，相间绝缘（间隔之间）与常规变电站一样是空气绝缘，而GIS大部分是三相共箱的，即在一个封闭的金属壳体内，相间绝缘是SF6。
　　3、目前国内几家较大的代理商有云开电气，江苏华源，北京国电博纳，珠海泰坦科技等，正常均有成品库存，并且都承诺：如果PASS内部出现故障，则会提供一台新的成品供用户使用，然后把有故障的返回ABB在国外的工厂解体维修。

　　1.3 C-GIS

　　柜式气体绝缘金属封闭开关设备，国际上简称C-GIS或有称GIS，它是高压GIS产品向中压开关设备领域拓展而形成的新技术产品，是一种用于6～35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并能对电力系统正常运行和故障情况下实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。把GIS的SF6的绝缘技术、密封技术与空气绝缘的金属封闭开关设备制造技术有机地相结合