摘要：随着电网规模的不断扩大，超高压变电站大量增加。由于环境和占地的压力，我国超高压500kV变电站的主设备的选型就非常重要。目前，我国500kV超高压开关主要有两大类：气体绝缘金属全封闭开关设备GIS和常规敞开式开关设备AIS。GIS具有占地少，运行可靠性高，抗污秽及抗震能力强等特点，但其价格昂贵，故障后短时间难以修复且扩建困难。AIS比GIS价格便宜，但占地面积很大且带电部分外露较多，限制了在变电站面积狭小且环境条件恶劣的地方应用。

关键词：HGIS操作机构 缺陷 处理

　　随着电网规模的不断扩大，超高压变电站大量增加。由于环境和占地的压力，我国超高压500kV变电站的主设备的选型就非常重要。目前，我国500kV超高压开关主要有两大类：气体绝缘金属全封闭开关设备GIS和常规敞开式开关设备AIS。GIS具有占地少，运行可靠性高，抗污秽及抗震能力强等特点，但其价格昂贵，故障后短时间难以修复且扩建困难。AIS比GIS价格便宜，但占地面积很大且带电部分外露较多，限制了在变电站面积狭小且环境条件恶劣的地方应用。

　　HGIS（Hypid Gas Insulated Switchgear)是一种介于GIS和AIS之间的新型高压开关设备。HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。其优点是母线不装于SF₆气室，是外露的，因而结线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，运行可靠性高。

　　500kV HGIS在全国率先使用于广东电网500kV横沥变电站。该站共装有8组（每组三相）三菱产HGIS，其中4组为双断路器的，每相在两端和两个断路器间隔之间各引出一套管，另外4组为单断路器的，每相在间隔两端各引出一支套管。全站共12个断路器间隔，组成4串完整串，每串完整串由双断路器和单断路器HGIS各一组组成。自2003年11月投运后，HGIS设备的运行较稳定，但断路器所配套的OM-3型液压操作机构发生过一些缺陷，现将分析及处理情况介绍如下。

　　1 断路器机构零压慢分缺陷

　　该站断路器处于合闸状态下，机构液压降为零压时，部分断路器会自动缓慢分闸。

　　断路器的合闸状态是靠液压机构的高压油作用于工作缸活塞经拐臂和提升杆而维持的，当高压油降为零压时，断路器的提升杆加上连板的重量较大，工作缸活塞失去了高压油的维持力，不能保持断路器在合闸位置。

　　在OM-3型液压机构箱内加装机械性防慢分装置。该装置由支座和工字型支架的高强度弹性钢片组成，加装位置是在液压机构箱内提升杆的两侧。首先把提升杆密封筒底部与提升杆头相对应位置四个螺栓拆下，更换上新配套的4个长螺栓，将防慢分支座固定于提升杆密封筒的底部。再把工字型支架和高强度弹性钢片固定于支座上，两边相对称，弹性钢片加工成带一折角的。当断路器处于合闸状态时，弹性钢片的折角位于提升杆头两侧下角约0.3~0.5 mm的下方。当液压降为零压，断路器提升杆缓慢向下运动时，高强度弹性钢片会钩住提升杆头两侧的下角，从而防止了慢分。图1、图2分别为加装前、后的示意图。

　　加装机械性防慢分装置后，由于防慢分装置有两个折角，在断路器正常操作中，提升杆头会两边排开弹力片并产生磨擦，但所消耗的动力相比于操作动力是非常小的，对断路器的机械特性基本没有影响，表1是5012、5013两台断路器加装前后测试数据的对比。

　　该站断路器当液压机构内油压手动卸压至零压时，部分断路器液压油泵不能建压。在对500 kV横沥变电站的HGIS安装防慢分装置的工作中，发现在36相中有10相断路器油泵空转打不上油压。初时怀疑是卸压阀杆卡阻未能复位而引起，经拆开卸压阀，对阀杆进行打磨装复后，故障仍未消除。在常压下，继续检查并拆下连接至液压泵箱的高压油管时，发现液压泵箱内和高压油管内有很多气体排出，经多次启动油泵、反复排清气体后油泵才能建压。

　　断路器机构的液压系统几乎是全密封的，只有低压油箱有一个呼吸器与外界空气相通。机构在正常运行时，储压氮瓶的氮气经储压筒活塞被高压油压缩，存在较高压力。被压缩的氮气与高压油之间有密封隔离，在长时间运行时，少量氮气穿过密封圈缝隙进入高压油中，在高油压下氮为液态。若油泵长时间没有打压以补偿因断路器操作或高压侧油管渗漏所产生的高压油压的下降，那么这些液化氮便在高压的油中积聚，不能扩散到低压油箱，无法经由呼吸器排出。当卸压阀打开手动卸压时，高压油在液压泵箱中减压为常压油，积聚于高压油中的液态氮因压力骤降而变成气态，形成氮气泡。这些气泡互相结合形成氮气并积聚于液压泵箱及低压油管内，而低压油管有一段U型段，U型段积存的液压油令氮气不能从液压泵箱中排出到低压油箱，因而氮气积聚过多，使液压泵箱的油位降低，当低于可容油位水平时，液压泵不能吸取液压油，只能空转而不能建压，如图3所示。

　　明确了由于氮气积聚于液压油泵箱及带U段的低压油管，使液压油泵箱液压油低于可容水平，导致油泵不能建压。只要能令氮气排出而不致积聚于液压油泵箱内，就能使液压油泵箱内的油位提高到可容油位以上，令油泵可吸取液压油建压。因此，把带U段的低压油管换为水平直管，不再带U段，从而使氮气畅通无阻地排出液压油泵箱，使泵箱能够充满液压油，恢复油泵建压功能，如图4所示。以上10相断路器经处理，没有再出现手动卸压后油泵无法建压的故障，该站其余的26相断路器也按此方式把带U段的低压油管更换。更换后，油泵建压的压力值、建压时间均符合技术标准要求。

　　连接油压力表与油压力继电器本体的高压油管，在与继电器组件本体接头焊接处有渗油，经详细检查，确认是焊接处有裂纹导致高压油从裂纹外渗出。

　　油压力继电器组件本体和油压力表分别固定于断路器机构箱内的支架上，两者之间仅一小段高压直油管连接，在油管上端经法兰连接油压力表，下端焊接于油压力继电器本体的接头上。当热胀冷缩时，由于直油管的两端均是固定的，加于直管上的应力无法缓解，导致直油管与油压力继电器组件本体的接头焊接处受力过大，从而产生裂纹，导致渗漏油，如图5所示。

　　将直油管连接改换为带弧形缓冲段的新油管。弧形缓冲段在热胀冷缩时能补偿应力，从而大大减少加于油管两端的应力，消除焊接处渗油的问题，如图6所示。横沥变电站36相断路器机构油压力表管采用这一办法处理后，没有再发生渗漏油缺陷。

　　4 结束语

　　500kV HGIS在国内的运行经验较少。由于其断路器操作机构分成几个单元，相互之间连接的管路较少，接口不多，在运行中发现的缺陷主要为以上几类。

　　除此之外，其它方面的运行情况稳定，是维护量少，运行较为可靠的设备。其在安装及运行检修、维护中发现的问题，有待不断的分析、解决和总结。

　　参考文献

　　[1]蔡金博, 郝炜, 徐东升. HGIS在500kV变电所中的应用前景. 吉林电力, 2003, 6:36-38.

　　[2]王志毅. 新型500 kV超高压开关设备(HGIS)的设计选择. 电力建设, 2004, 25(4):47-49.