智能变电站实用技术丛书智能高压开关设备分册_主编宋璇坤副主编韩柳李敬如肖智宏李军_9787519824983

智能变电站是实现坚强智能电网建设发展的重要组成部分，它涉及多学科理论和多领域技术。为加快智能变电站实用技术的推广，有必要编写一套综合性强且便于不同专业理解的《智能变电站实用技术丛书》。该丛书对智能变电站一、二次设备的基本原理、关键技术、工程应用、试验调试、运维检修等内容进行了系统性阐述与经验总结，凝聚了编写单位及人员在智能变电站实用技术研究与实践方面的成果与心得，以期对智能变电站推广建设起到一定的促进作用。本书为《智能变电站实用技术丛书智能高压开关设备分册》，共分为4 章，包括概述、集成式隔离断路器、智能GIS、展望，并以设备整体结构、特点、分类、应用效果、关键技术、工程方案、检测调试、运维检修为重点系统介绍了智能变电站高压开关类设备的整体情况，对推动我国智能变电站一次智能设备的理论研究、技术应用和工程建设具有重要的参考价值。本书可供从事高压开关类设备等领域的研究、设计人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。

前言智能电网是传统电网与现代传感测量技术、通信技术、计算机技术、控制技术、新材料技术高度融合而形成的新一代电力系统。变电站是电网的基础节点，是重要的参量采集点和管控执行点，因此变电站智能化是建设智能电网的重要环节。近年来，我国智能变电站的建设稳步推进，相应技术不断发展，智能变电站采用可靠、经济、集成、环保的设计理念，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集成化、结构设计紧凑化、高压设备智能化和运行状态可视化等技术特征为基础，支持电网实时在线分析和控制决策，进而提高电网整体的运行可靠性与经济性。 2009 年开始，国家电网有限公司先后启动了两批智能变电站的试点工程建设，覆盖66～750kV 电压等级，2011 年国家电网有限公司新建智能变电站由试点建设转入全面建设阶段，2013 年开始又先后启动了三批新一代智能变电站示范工程建设，标志着我国智能变电站发展进入高速阶段。截至2017 年年底，共建成投运新建智能变电站4900 座，预计到2020 年，国家电网有限公司新建智能变电站将达到8000 余座。智能变电站的设计与建设提高了大电网运行稳定性及控制灵活性，增强了变电站与电网协同互动能力，进一步提升了我国变电站建设与装备研制水平。变电站的基本构成包括一次系统、二次系统、辅助系统。一次系统包括电气主接线、配电装置、主设备，其中主设备包括电力变压器、断路器、隔离开关、互感器、无功补偿设备、避雷器、气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear，GIS）组合电器、开关柜等，主接线是主设备的功能组合，配电装置是主设备在场地的空间布置。二次系统包括继电保护系统、变电站计算机监控系统、故障记录分析系统、时钟同步系统、计量系统等。辅助系统包括站用交直流电源系统、视频监控系统、火灾报警及消防系统、防盗保卫系统、环境监测系统等。为总结、梳理、深化、推介智能变电站中各类智能设备、系统的选型、设计、运维、调试等实用化技术知识，本套丛书选择了智能变电站内具有代表性的集成式隔离断路器、智能气体绝缘金属封闭开关设备（智能GIS）、电子式互感器、层次化保护控制系统、过程层合并单元智能终端、变电站时钟同步对时系统、智能变压器、智能中压开关柜、预制舱式组合设备等典型智能设备/系统，分别阐述了各个设备/系统的原理结构、关键技术、工程应用、试验调试、运维检修，供读者有针对性地使用。本书为《智能变电站实用技术丛书智能高压开关设备分册》。随着信息技术、新型材料的不断进步，以高压断路器以及气体绝缘金属封闭开关（GIS）为代表的高压开关设备智能化程度不断提升，使电网供电可靠性提高、监测能力增强、故障后恢复供电速度加快、运行维护更加经济便捷，并能及时、有效、自动地完成各种功能控制。集成式隔离断路器、智能GIS 是智能高压开关设备的典型代表。其中集成式隔离断路器实现了断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器等传统设备的高度集成，具有智能化操作、一体化运行、便捷化维护等特点，代表着户外空气绝缘开关（Air Insulated Switchgear，AIS）高压开关设备技术发展趋势；智能GIS 结合了传统GIS 设备与先进的传感器及智能组件，能够实现开关设备的智能化控制、运行及状态评估等功能，在安全、可靠、高效运行的基础上，为电网提供了更加丰富的数字化信息。本书以智能变电站研究、设计、建设、运维阶段的工作成果为基础，对两种开关设备的功能结构、关键技术、工程方案、试验检测、运行维护等内容进行了较为详细的阐述和分析，力求通过给出丰富全面的设备信息及典型应用实例，为读者提供有益参考。全书共分4 章，第1 章介绍了高压开关设备的发展趋势、基本组成、技术特点、应用现状等，阐述了智能电网新形势下对高压开关设备的发展要求；第2 章详细介绍了集成式隔离断路器的发展历程、基本结构、关键技术、工程应用、试验调试、运维检修等，通过与传统断路器对比分析，说明了集成式隔离断路器的结构设计特点，阐述了其在可靠性、经济性方面的优势，以及在试验调试、运维检修等方面的特殊要求；第3 章介绍了智能GIS 的发展历史、基本结构、关键技术、工程应用、试验调试、运维检修等，突出其在集成化、数字化、智能化方面的技术革新，并对智能GIS 调试、运维和检修方面的技术要求进行详细说明；第4 章展望了未来智能高压开关设备技术发展路线，指出智能机构、专家诊断系统、固态电力电子开关、超高压真空断路器、环保气体绝缘高压开关等未来技术发展。本书突出实用技术，编著过程中力求由浅入深、简明扼要地介绍智能高压开关设备的原理及现场应用的相关知识。本书主要为从事智能变电站研究、设计、调试、运行的人员提供实用技术知识，也可为广大高校和科研人员提供参考。本书由国网经济技术研究院有限公司组织编写，国网湖北省电力有限公司、中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司、平高集团有限公司、北京ABB 高压开关设备有限公司、西安西电高压开关有限责任公司、山东泰开高压开关有限公司、国网河南省电力公司等单位参与编写，并得到了国家电网有限公司的大力支持，在此表示由衷的感谢。由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请读者谅解并提出宝贵意见。编者 2018 年12 月

序
前言
第1章概述 · 1
1.1 智能变电站简述 1
1.1.1 智能变电站技术特征 2
1.1.2 智能变电站发展需求 3
1.2 高压开关设备的组成及发展趋势 4
1.2.1 高压开关设备的基本组成 4
1.2.2 传统电网对高压开关设备的要求 4
1.2.3 高压开关设备的发展趋势 5
1.3 智能高压开关设备的组成及特点 7
1.3.1 智能高压开关设备的基本组成 7
1.3.2 智能高压开关设备的技术特点 10
1.3.3 智能高压开关设备分合闸选相技术 13
1.4 智能高压开关设备的技术现状 15
1.4.1 关键技术 15
1.4.2 电子式互感器 16
1.4.3 集成式隔离断路器 19
1.4.4 智能GIS 20
1.4.5 应用情况 21
第2章集成式隔离断路器 23
2.1 集成式隔离断路器简介 23
2.1.1 发展历史 23
2.1.2 设备特点 25
2.1.3 设备分类 26
2.1.4 应用效果 27
2.2 集成式隔离断路器的结构与关键技术 28
2.2.1 整体结构 29
2.2.2 隔离断路器本体 32
2.2.3 集成电子式电流互感器 40
2.2.4 集成接地开关 46
2.2.5 智能组件 47
2.3 集成式隔离断路器工程应用方案 54
2.3.1 主接线设计方案 54
2.3.2 技术参数及设备选型 57
2.3.3 配电装置布置方案 59
2.3.4 电气主接线可靠性分析 71
2.3.5 经济性分析 74
2.4 集成式隔离断路器试验与调试 77
2.4.1 型式试验 80
2.4.2 出厂试验 87
2.4.3 交接试验 94
2.4.4 检修试验 98
2.5 集成式隔离断路器运维与检修 102
2.5.1 与传统运维的区别 102
2.5.2 倒闸操作 103
2.5.3 设备巡视与维护 106
2.5.4 状态评价 108
2.5.5 设备检修 110
第3章智能GIS 116
3.1 智能GIS 的简介 116
3.1.1 发展历史 116
3.1.2 设备特点 118
3.1.3 设备分类 120
3.1.4 应用效果 120
3.2 智能GIS 的结构与关键技术 121
3.2.1 元件组成与结构 121
3.2.2 断路器 121
3.2.3 隔离开关和接地开关 125
3.2.4 电子式互感器 132
3.2.5 避雷器 136
3.2.6 终端元件 137
3.2.7 盆式绝缘子 138
3.2.8 母线及其伸缩节 139
3.2.9 智能控制柜 143
3.2.10 智能GIS 的关键技术 143
3.3 智能GIS 工程应用方案 167
3.3.1 主接线设计方案 167
3.3.2 技术参数及设备选型 167
3.3.3 GIS 的布置方式 170
3.3.4 GIS 组件配置要求 172
3.3.5 智能组件配置方案 174
3.4 智能GIS 试验与调试 176
3.4.1 型式试验 176
3.4.2 出厂试验 186
3.4.3 交接试验 187
3.4.4 检修试验 189
3.4.5 整体联调 190
3.5 智能GIS 运维与检修 191
3.5.1 设备操作 191
3.5.2 设备巡视与维护 192
3.5.3 状态评价 196
3.5.4 设备检修 197
第4章展望 200
4.1 一、二次设备深度融合的智能机构 200
4.2 基于大数据的高压开关设备专家诊断技术 201
4.3 基于电力电子器件的高压直流快速开断技术 202
4.4 超高压真空断路器及环保绝缘气体高压开关设备 203
附录A 集成式隔离断路器技术参数表 205
附录B 智能GIS 技术参数表 211
附录C 引用技术标准表 226
附录D 缩略语 229
参考文献 230
索引 233

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