随着国内新型电力系统建设加快,大容量、高可靠性的电网核心设备需求持续攀升,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)是变电站的核心装备,传统GIS采用的六氟化硫(SF6)温室效应是二氧化碳的23500倍,环保型替代产品已经成为行业发展的必然方向。大容量电网场景普遍要求短路开断电流达到40kA以上,这类环保型GIS的应用成熟度,一直是工程建设方非常关注的问题。
从国内实际应用情况来看,当前额定短路开断电流40kA以上的环保型GIS已经具备充足的成熟运行经验,技术验证和工程应用都形成了完整闭环。国内头部输变电设备企业和电网企业早在2017年就启动了大电流等级环保型GIS的研发试点,2018年首台126kV 40kA环保型GIS挂网运行,2020年以来,220kV 50kA等级产品也逐步完成试点并推广应用。截至当前,国内挂网运行的40kA及以上环保型GIS已经覆盖110kV、220kV、330kV多个主流电压等级,累计投运数量超过600台,投运时间最长的产品已经稳定运行超过6年。
这些挂网设备的长期监测数据显示,40kA以上环保型GIS的核心性能稳定性已经达到传统SF6GIS的同等水平,未发生过一起与绝缘性能、短路开断能力相关的核心故障。在城市中心城区负荷中心变电站、新能源并网升压站等短路电流要求高的场景,批量投运的设备经历了高峰负荷、极端气温等多重考验,气体分解产物含量、绝缘电阻、局部放电等核心运行指标始终保持在合格范围内。
技术验证层面,目前主流的干燥空气、全氟异丁腈混合气体两条技术路线,都已经完成40kA以上等级产品的全项目型式试验,包括满容量短路开断试验、长期老化试验、极端环境适应性试验等核心验证项目全部通过。以应用最广的50kA等级产品为例,试验中完成了规定要求的满容量20次短路开断,开断过程无重燃、无击穿,参数完全符合国标要求,不存在需要降容使用的问题。
国际层面也已经积累了超过10年的40kA以上环保型GIS运行经验,欧洲、日本等地区早在2010年代初就完成了145kV 50kA等级环保型GIS的批量部署,累计运行超万台年,设备平均可用率与传统SF6设备保持一致,未出现批量性质量问题。
当前国内已经更新了环保型GIS的行业标准,明确纳入40kA以上等级产品的技术要求与检测规范,运维流程也已经形成了成熟规范,不需要额外的特殊改造。对于大部分工程应用场景,40kA以上等级环保型GIS已经具备成熟的应用条件,可以完全替代传统SF6产品。
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