我国超高压电网建设与开关设备简述

我国超高压电网建设与开关设备简述

■西安高压电器研究所李建基

的商机。2004年一2030年，全球电力工

；超高压电网大建设为输变l》电装备业再造发展契机i

2003年到2006年问，我围经济保持了年均10．4％的增长速度，远高于同期世界年均4．9％的水平。在4年内，我国经济总量在世界上的位次连升两位，由第6位跃居第4位。2002年我国困内生产总值120333亿元，2006年达蛩J210871亿元，突破20万亿元。年平均增加22635亿元。2005年国内生产总值连超法、英两围，跃居世界第4位。2006年仍保持该位次。同样在2006年，我国人均围民收入超过2000美元，达到2010美元，按照世界银行的利率标准，我国已由低收入围家步入了中等收入围家的行列。

中圉电力行业的建设步伐空前加快。三次大的标志性跨越。国家电网、南方电网两电东送工程累计完成输送能力3420亿kW，其巾南通道完成6条交流、3条直流±500kV输电线路，总输送能力超过1200万kW，中通道完成3条华中送华东的±500kV直流输电线路和阳城送江苏的500kV交流输电线路，总输送能力1020万kW；北通道完成13条500kV交流输电线路，总输送能力1200万kW。

2006年我国发电量同比增长14．54％，达到2．83万亿kWh，占美围发电量的比重从2000年的34％上升到2006年的70％。

从围际方面看，电力工业面I晦巨大

业的投资高达11．28万亿美元，其中6．09万亿美元为输配电系统的投资，全球电网将从350万km增长到720万km。根据世界能源机构(WEC)的预测，世界能源需求将明显增加，到2030年增加50％，到2050年增加100％。电力需求的增长，到2030年可望增加100％。

全球用电量将从2003年的14．781万亿kWh增加到2015年的21．69亿kWh和2030年的31．016万亿kWh。全球发电装机容量将从2003年的37．1亿kW增加到2030年63．69亿kW，年均增长2％。到2010年，中国装机容量将达到8．18亿kW，到2020年中国发电装机容量将达到11．86亿kW，从而超过美国，跃进世界第一。

有资料显示，全球电力行业2005年总的市场规模大约是558．78亿美元，过去几主要依靠亚太市场托动。中国近几年平均增长速度为35％。2005年中国电网建设创造了约80亿美元的市场需求，约占全球14％的市场份额。我国成为目前世界电网建设最快的国家，这极有利于输变电装备业的快速发展。

我围超高压、特高压的建设与运行，为我国装备制造业提供了很好的发展机遇，带动了国内整个装备制造业的发展和壮大。我围必须走自主创新

装机连续实现4亿kW、5亿kW、6亿kW年平均增长速度为4％一5％。

2。08年第4期电号技玳l

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《成套没备资讯》专辑业内

之路，全面提升国家的核心竞争力。

2006年初，国家发布了《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》，其中，将“开展l()(]JOkV特高压交流和4-800kV直流输变电设备的研制，全面掌握500kV交直流和750kV交流输变电关键设备制造技术”作为霞点突破的主要任务之一。明确了重点发展具有自主知识产权的蕈大技术装备和蕈要基础装备，在立足自主研发的基础上。通过引进消化吸收，努力掌握核心技术和关键技术，实现再创新和自主制造的振兴措施和工作方向。出台了“鼓励订购和使用围产首台(套)重大技术装备”的政策。国家在建设超高压和特高压电网方面以振兴民族工业、以国产化设备支持重点工程建设的方针政策给国内食业以极大的鼓舞。

国家电网公司明确表示西北地区后续750kV输变电工程采取国产化的萤大技术装备，为我国高压开关制造企业发展自主创造800kV及llOkV开关设备、参与国家蓖点工程建设，为企业提供了难得的发展机遇。我国制造超高压开关设备的三大主导企业(两开、平高和新沈高)作为自主创新的主体，将超高压和特高压作为切入点，以极大的热情加快超高压开荚设备的研制，并取得很大成效，研究出具有世界先进水平的一个又一个新品。

当前，我国在550kV级，开发出了具有世界先进水平的550kV单断口罐式断路IS产品被评器，并且西开和新沈高550kVG

为“中围名牌产品”。在800kV级，已开发出800kV罐式断路器和GIS。在隔离开关方面。已开发出800kV和llOOkV隔离开关。目前正努力开发1lOOkV特高压开关设备。

2006年在湖北咸宁550kV变电站首次挂网运行。两开于1999年开始启动550kV单断口断路器的研制计划，1999年先研制成功了363kV单断口罐式断路器。在此基础上，利用计算机解析技术，提高了SF6气压额定压力(0．6MPa)和分闸速度，对弧触头和喷口形状作了改进，优化了弧室结构，从而开发出550kV单断口SF6罐式断

路器。

该产品为分相式，气动弹簧操动机构挂于罐体的一端，电流互感器线罔置于套座下方。灭弧室为单断口结构。其零件约比双断口减少一半，可分极操作，也可三相联动。主要技术参数达到550kV／4000M

500kA。

平高550kV单断口罐式SFR断路器该产品于2005年立项，2007年4月通过公司样机鉴定，并已在大唐吉林长山热电厂扩建工程巾一举中标。平高自主研发的550kV单断口罐式sR断路器拥有13主知识产权，掌握核心制造技术。该产品具有如下特点：

(1)使用sF6气体作为灭弧和绝缘介质，采用单压式变开距灭弧结构，产品整体结构紧凑，性能稳定可靠。

(2)配用新设计的大功率液压操动机构，采用集成块式结构，具有动作快、特性稳定、低噪声及无磨损等特点。该机构采用进口控制阀，液压管路全部内置，无渗漏，结构新颖，外观简洁、紧凑。

(3)每极均匀一套独立的液压系统，可分极操作，实现三极白动重合闸。通过电气联动，也可实现j极自动重合闸。

(4)采用单断口罐式结构，相比双断口大大减少了零部件数，同时罐式结构为低位布置，抗震性好。

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550kV单断口罐式l

{S巳断路器

主要技术参数达到550kV／4000A／50kA。满容量开断20次，机械寿命3000次。

550kV罐式SF6断路器原先为双断口，研发成功的单断13断路器，体现了技术上的巨大进步。

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2006年9月1日，中国名牌战略推进委员会以“2006年第6号文件”发布公告，

西开550kV单断口SF8断路器

两开550kV单断口sF6断路器已于

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I电卑技玳2。08年第4期

并于2006年9月6日在人民大会堂向获得“2006年中国名牌产品”的食业颁奖。在获此殊荣的556个产品中，高压开关行业在“72．5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备”(GIS)项目上，有两家企业的产品被评为“中国名牌产品”。他们是西安西开高压电气有限公司(简称两开电气)的“XD”牌GIS和新东北电气(沈阳)高压开关有限公司(简称新沈高)的“NHVS”牌GIS。

ZFl5-550(L)／4000—63型GIS是新沈高根据三峡工程对550kVGIS的需要。从ABB引进先进的GIS制造技术，经消化吸收而研制成功的具有国际先进水平的产品，主要参数为550kV／4000A／63kA，SF。气体年漏气率小于0．5％。主要特点为：①灭弧能力强，开断电流大，断路器采用小型化单压式灭弧室和特殊喷口结构；②喷口耐弧能力强，喷口采用专有技术制成，可连续开断额定短路电流20次无需检修；③绝缘水平高，通过优化电场和元件的结构尺寸及采用合理的屏蔽技术；④铝外壳无涡流损耗；⑤绝缘拉杆强度高，通过10000次机械寿命试验仍完好无损；⑥流通能力强，断路器采用螺旋弹簧滑动触指和自立型触头，导电性好，热稳定性好；⑦采用ABB公司HMB8型弹簧储能液压操动机构；⑧积木式设计，通用性强；⑨可靠的密封结构，GIS法兰连接采用单道多重密封。断路器和隔离开关的动密封采用双密封系统。

ZF8—550型550kVGIS是两开电气消化吸收日本三菱电机株式会社550kVGIS技术而生产的产品，主要技术参数为550kV／4000A／63kA。产品主要特点为：①开断能力强，最大开断能力为67～70kA，灭弧室利用电弧电能增压，利用湍流增强喷嘴气吹能力，弧触头采用整体烧结的铜钨触头；②断路器操动机构为气动分闸、弹簧合闸机构；③GIS中盆式绝缘子、绝缘筒、绝缘拉杆、绝缘台等环氧树脂绝缘件具有高度绝缘可靠性；④GIS产

《成套设备资讯》专辑业内

品设计成若干运输包装单元，便于现场安装，义可减少现场工作量；⑤GIS的sF。气体系统采用分散监控方式，取消了SF。阀门和SF6管路系统，采用新型自封接头和SF。密度计。

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800…k◇双断口罐武断露器1

2007年8月18日，西开高压电气股份公司自主研发的800kV双断口罐式断路器离开西开运往750kV输电线路后续

工程——银川东变电站。

该断路器为迄今世界上第一台800kV双断口罐式断路器，而围际上仍为三断口或四断口断路器。断口数量的减少，代表着技术的进步和制造水平的提高。该产品已达到了国际同类产品的技术领先水平。

作为行业大型骨干企业的两开公司于2003年与国网公司签订了《国家重大技术装备研制和重大产业技术开发专项责任书》；2005年lo月，样机一次性通过国家高压电器度量监督检验巾心的试验；2006年2月。通过了中围电机工程学会和中国机械工业联合会联合主持的技术鉴定；2006年7月，该产品通过了国家发改委的验收。

该产品的上部为进出线套管，套管的下方为电流互感器。电流互感器和进出线套管均安装在接地的灭弧室罐体上方。在灭弧窒的下部为一台大功率气动弹簧操动机构。灭弧室内部结构整体呈左右对称布置，为双断口串联结构。为了抑制操作过电压，并联一定数量的合闸电阻，在主触头断口间并联一定数量的电容器，保证电压在触头上的合理分布。在研制过程巾，通过大量的电场、气流场的计算，不断改进灭弧室设计，确保灭弧室具有良好的电场、气流场和热力场。对于允气套管，通过大量电场模拟计算，设计出了合理内部结构，解决了沿套

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《成套设备资讯》专辑业内

管轴向电压分布不均的问题，降低了套管高度。又通过三维模拟和运动分析，设计出了合适的运动特性，提高了各种工作状态下的开断和夫合能力。

800kV双断口罐式断路器的技术参数达到：额定电压800kV，额定电流4000A，额定短路开断电流50kA，额定峰值耐受电流135kA，额定短路持续时间2s，额定方向灵活。简化GIS采取了引进先进技术、合作生产、逐步实现本土化生产。

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平高于2005年开始立项研究800kVGIS。经过年轻一代工程技术人员的努力钻研、精心设计和试验，在蓖大关键技术

冲击耐受电压2100kV，额定操作冲击耐受电压1550kV，额定短时工频耐受电压

960kV。

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瑟，800kV简化GIS。；么

在750kV输变电示范工程(官亭至兰州东)建设巾，新沈高引进韩围晓星公司

800kVGIS制造技术(源于日立公司1lOOkV

GIS技术)，并与晓星公司组成联

合体，合作生产800kVGIS。供于官亭和兰州东2个750kV变电站共4间隔。在750kV后续输变电建设工程中，新沈高将提供两宁站(新建)I间隔，官亭站(二期扩建)2问隔、兰州东站(二期扩建)2间隔800kVGIS。新沈高提供的800kVGIS非全f：ls，而是H—GIS，称复合式GIS(H—GIS)，或称简化GIS。

2005年9月6日，我国第一个750kV

输变电工程——两北750kV输变电示范

工程正式投入商业运作。该工程采用了800kV简化GIS。简化GIS不等于全GIS，

全GIS包括进出线避雷器、电压互感器等全部电器元件封闭在GIS内，GIS与主变压器、电抗器一般采用GIB(气体绝缘母线)连接。而简化GIS与主变压器电抗器一般采用架空线连接。

简化GIS采用800kV液压双断口断路器，与GIS相比，具有明显的经济性。800kV简化GIS采用断路器一字形布置方案，一字排开的形式。一字形布置的特点是纵间尺寸最小，横向尺寸长、占地面积小，交叉接线、进出线

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2。。8年第4期

2007年4月27日，800kVG

ISGIS的核12灭弧室。累计额定短路电流开断20(机械强度、电气强度)该产品参数达到：额定电压800kV，5000A。额定短路开断电流。SF。气体年漏气率≤o．5％，机械寿5000次。

平高自主研发的800kVGIS已巾标，750kV输变电工程巾，向官亭变电800kV

GIS

2间隔。另外，两开

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S已完成相应的产品设计和部分

800kVG

IS2间隔。秽…’””…饿

基。。”00kVGIS。么

新沈高于2006年与日本AE—POWER1

100kV

GIS，主要技术参数

达到：额定电压l100kV，额定电流8000A，50kA，额定工频耐受电压l100kV。额定需电冲击耐受电压，额定操作冲击耐受电压1800kV，断路器断口数2个，配液压操动机构。

1lOOkVGIS南断路器(GCB)

、隔离

开关(DS)、检修用接地开关(ES)、快速(FES)、母线(GIB)、伸缩节、套管(BG)、电流互感器(CT)等元件组成，各元件采用分箱结构。

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OkV气体绝缘金属封闭开关设备

GIS)断路器的结构特点如下：①断路器

上取得突破，通过了公司样机攀定，断路器是心，在断路器研发上，平高实现了三大突破：一是大功率集成块式液压操动机构，该技术围外长期对我们封锁；二是大容量双断次；三是高强度的绝缘子。

额定电流50kA命在后续站提供800kV型式试验，两开将以全部围产化的产品向

兰州东变电站提供公司合作开发额定短路开断电流2400kV接地开关(《成套设备资讯》专辑业内

为双断口结构，采用压气式灭弧原理；②采用限制合闸过电压的合闸电阻；③配用液压操动机构。1100kV隔离开关为抑制操作过程中重击穿产生的陡波过电压。增设了分、合时串人的电阻。接地开关(ES，FES)特点如下：①接地开关(ES)采用电动操动机构，FES快速接地开关采用电动弹簧操动机构；②在合闸状态下，具有耐受额定短路电流的能力；③为测量主回路电阻和电流互感器的电流变比，安装有绝缘法兰，通过拆卸和安装接地铜带与外壳相连。

1

GW45—800型隔离开关，于

200

5年9月在我围首条

750kV青海官亭至甘肃兰州东输电示范工程投人运行。平高电气股份有限公司(简称平高)自主研制的GW27—800型隔离开关和Jw8—800型接地开关于2006年5月通过公司样机

鉴定，新东北电气(沈阳)高压开关有限公司(简称新沈高)推出的GWl2A一800型隔离开夫及JW4—800型接地开关也于2006年9月先后通过技术鉴定。

在研制800kV产品成功的基础上，两开、平高、沈高分别独立自主开发出GW口一1100型i柱水平开启闸刀翻转式隔离开关、GW27一1100型i柱水平开启闸。旋转和轴向翻转式隔离开关和GWl2A—1100型双柱折叠立开式隔离开关。这些成果已成为国网公司特高压交流试验基地带电试验的首选产品。

这些隔离开关各有其优势。例如两种三柱式结构，GW口一l100型采用翻转式闸口设计，具有低操作、高触头压力、白清洗触头、破冰能力强等优势。GW27—

1

100kV母线主要结构特点：①母线

根据电流的不同，分为铝罐结构和钢罐结构；②母线导体之间的连接采用梅化触头；③母线温升试验电流10000A，短时耐受电流63kA／3s，峰值耐受电流

17lkA。

1

100kV套管采用复合套管，套管内

充有SF6气体，屏蔽罩采用巾间电位和接地屏蔽罩相结合方式。

X赫W幂i4i”i”00kV隔离开戋

750kV工程是目前我国电压等级最高的营运输电线路，也是世界上海拔最高的输电工程。

西安两开高压电气股份有限公司(简称两开)与美国SSL公司合作生产的

100型主导电系统采用水平旋转和轴间翻

转的复合运动形式，具有操作力小、电接触结构合理、运行稳定等特点。其导电管的翻转结构获得了国家实用新型专利。

我国区域电网实时监控系统达到世界先进水平

由西北电网有限公司承担的国家电网重点科研项目——

“区域电网实时动态监控系统”日前通过了专家组的验收，这标志着我国已成功研发出具有世界先进水平的“Ⅸ域电网实时动态监控系统”。

“Ⅸ域电网实时动态监控系统”是保证电网安全稳定运行的重要系统。它可以使运行人员随时根据电网实际运行情况确定电网稳定控制水平和控制策略，充分发挥电网设备的输送能力、减少联络线输电阻塞、扩大电力电量的交换，满足电力市

场化发展的需求。

该系统具有重大的社会效益和经济效益。我同成功研发出这一系统，可以极大地提高电网的安全性，保证电网的电能质量，全面提高电网运行的稳定性和经济性。

目前两北电网有限公司已将该系统试用于两北电网的运行。根据试用期间的结果来看，该系统极大地提高了西北电网的稳定性，而且还可为两北电网每年创造直接经济收益2000万元。

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