GIS从合作到研制

　 国网公司1 000 kV特高压试验示范线路晋东南-南阳-荆门目前运行已经3年了，所有3个特高压变电站的开关设备运行状况良好。特高压开关设备有两种技术方案：一种GIS设备是带合闸电阻的双断口断路器，隔离开关带电阻；另一种GIS设备则是带合闸电阻的4断口断路器，隔离开关不带电阻。两种方案的技术参数均达到额定电压1 100 kV，额定电流5 000/6 300 A，额定短路开断电流50 kA。

　 1 100 kV双断口断路器和1 100 kV 4断口断路器的布置各有特点。双断口断路器的布置特点为：①以断路器为主体展开，主要为一字型布置方式；②主要元件均为落地式，简洁美观；③占地面积最小，相间宽度窄，设置平台和梯子，便于GIS的维护；④进出线方向多样化；⑤断路器之间的连接母线最短，经济性高。

　 1 100 kV 4断口断路器为卧式，合闸电阻和断路器分别装在独立的壳体内，两者并列布置，其布置特点为：所有GIS均贴地布置，中心线距离地面1.3 m；②贴地布置保证了最可靠的抗震强度；③π型布置有效补偿了壳体之间热胀冷缩的尺寸变化；④所有操动机构布置在距地面小于1.3 m的高度处，安装检修既方便又安全；⑤所有元件采用铝合金壳体，最大断路器运输单元重量为7吨；⑥由于三相之间同样需要空间，因此π形布置可以大大节省变电站空间。

　 根据研究分析，两种技术方案都可以满足特高压变电站在技术参数和布置结构等方面的要求。2009年1月6日投入运行的1 000 kV特高压交流试验示范工程，当时提供的1 100 kV特高压GIS（H-HIS）为与国外企业合作生产。其中西开电气与ABB公司、平高电气与东芝公司、新沈高与日立公司合作。当时的产品主要参数为1 100 kV/5 000~6 300 A-50 kA。

　 为了满足国网公司后续特高压工程1 100 kV/6 300 A-63 kA开关设备市场的需求，国内主要制造商自主对该参数特高压开关设备进行了研发。西开电气、平高电气和新沈高分别于2010年以后相继自主研制出1 100 kV/6 300 A-63 kA GIS（H-HIS）大容量开关设备。

　 在自主研制过程中，断路器增容是关键。如平高电气在历时两年的研制过程中，先后攻克了6 300 A额定电流升级、63 kA短路开断电流增容及双断口等关键技术。又如西开电气在额定电流增容上采取了以下措施：①对流通4 000 A产品的温升试验数据进行分析，计算分析出流通1.1×6 300 A可能会超标的部位，优化这些部位的导电结构；②触头连接部位通过增加触指片数量，导体采用高电导率的材料以减少发热；③改善散热情况，如将静侧触指支撑分拆为两个零件，其中与静触头接触部分的材料由铸铝改为铜材，以改善导热、散热条件，降低设备温升等。