1、GIS设备介绍(GAS INSULATED SWITCHGEAR),生产准备组-张洪雨,一、GIS 原理结构及特点,1.什么是GIS？ 2. SF6 气体的特性 3.GIS的元件组成 4.GIS 的系统组成 5.典型间隔布置,一.什么是 GIS？,气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS),自开发以来,经历了三十多年历史.它将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体,封装在接地的金属壳内，壳内充以一定压力的SF6 气体作为相间及对地的绝缘。主要元件均装入密封的金属容器，内充以绝缘气体，故具有体积小、占地面积少、不受外界
2、环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。 GIS由SF6气隔单元和监控装置两部分组成。 GIS的每一个间隔，用不通的盆式绝缘子（气体绝缘子）划分为若干个独立的SF6气室，即气隔单元。监控装置对各气隔单元实现抽真空，充入或回收SF6气体，监测水分以及对SF6气体状态进行监控。,2. SF6 气体的特性 a、物理特性 b、化学特性,物理性质,SF6气体是无色、无臭、不燃、无毒的惰性气体，具有优良的绝缘性能，且不会老化变质。它的比重约为空气的5倍。在标准大气压下，62度时液化。绝缘强度受电极影响大，在均匀电场中为空气的2到3倍，在3个大气压下绝缘强度与变压器油相当。在12个大气压下，0度
3、时液化。,SF6气体化学性质,SF6气体不溶于水和变压器油，在炽热的温度下，它与氧气、氩气、铝及其他许多物质不发生作用。但在电弧和电晕的作用下，SF6气体会分解，产生低氟化合物，这些化合物会引起绝缘材料的损坏，且这些低氟化合物是剧毒气体。 在电弧高温作用下，很少量的SF6会分解为有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等，但在电弧过零值后，很快又再结合成SF6。因此，长期密封使用的SF6，虽经多次灭弧作用，也不会减少或变质。电弧分解物的多少与SF6中所含水份有关，因此，把水份控制在规定值下是十分重要的。常用活性氧化铝或活性炭、合成沸石等吸附剂，清除水分和电弧分解产物。 SF6气体混入空气时
4、，会使绝缘强度下降，因此断路器及其贮气设备应保持密封。,西开电气生产的252/300kVGIS设备，产品型号为ZF9-252/300，该产品的总体结构有两种形式：全三相分箱式及母线三相共箱、其余三相分箱式。,装配调试中的ZF9-252设备 （母线三相共箱，其余分箱式结构）,三.GIS的元件组成,全三相分箱/主母线共箱其余分箱结构紧凑，占用空间小，整间隔运输，现场安装、调试周期短；断路器配液压/全弹簧/气动机构。配液压机构及气动机构可实现断路器三相机械联动;隔离开关、接地开关配电动操作机构, 快速接地开关配电动弹簧构;隔离开关、接地开关机构与本体实现三相直联；所有盆式绝缘子可采用带金属环形式。,
5、结构概述,2、主要技术参数,1、环境条件：海拔: 1000m、3000m; 环境温度: -3050;抗震设防烈度: 9度; 覆冰厚度: 10mm;最大风压: 35m/s;污秽等级: 级;,2、性能参数：额定电压： 252/300kV额定频率： 50 Hz额定电流： 3150 /4000A(母线6000A)额定短时耐受电流： 50、63kA额定峰值耐受电流： 135/160kA额定断路持续时间： 3 s额定开断电流： 50/63 kA短时工频耐受电压: 对地460kV断口460(+145)kV雷电冲击耐受电压: 相对地1050 kV断口1050(+206)kV,CB：断路器 DS：隔离开关 CT
6、: 电流互感器 ES：接地开关 FES：快速接地开关 M： 主母线 VT：电压互感器 LA：避雷器 CSE：电缆终端,3、结构,该产品采用积木式布置，可满足各种主接线要求。,CB,CT,DS,ES,FES,M,LA,CSE,VT,组成元件,CB断路器 DS隔离开关 ES/FES检修/故障关合 接地开关 BUS母线 CT电流互感器 VT电压互感器 LA避雷器 LCP 就地控制柜 终端元件 SF6 air Bsg ;SF6 oil BsgCSE电缆终端,252单断口断路器本体示意图,1. 六氟化硫断路器,灭弧室为单压式变开距双喷结构，它是由静触头和动触头，压气缸，活塞以及其它部件组成。在合闸位置，
7、电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静触头、动触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧梅花触头。,灭弧室内部结构图,126灭弧室内部结构图,断路器主要特点,1. 优良的开断能力 2. 自力型触头的应用 3. 优良的导电回路设计 4。结构简单 5。 比较长的电寿命 6。便于检修,灭弧室原理图,断路器,自能式灭弧室,配弹簧机构,配液压机构,断路器配液压机构时开断能力可达63kA,2. 隔离开关,隔离开关的分、合闸装置没有开断能力，因此，与断路器及其它隔离开关和接地开关之间必须具有联锁。根据主接线的需要，隔离开关有时须具备一定的开合容性、感性小电流和母线转换电流性能，其隔离开关内部通过专门设计来满足
8、。,GL型布置,GR型布置,隔离开关 (三相共箱式）,ZF9-252 GIS三相共箱式隔离开关 内部结构图,2、隔离开关,GL隔离开关,GR隔离、快速接地复合开关,隔离、接地、快速接地复合开关,配电动机构；机构采用三相直联方式,齿轮齿条传动,丝杠螺母传动,3.接地开关,装在壳体中的动触头通过密封轴、拐臂和连接机构相连，壳体采用转动密封方式和外界环境隔绝，当该接地开关合闸时其接地通路是静触头，动触头、壳体及接地端子。接地开关壳体与GIS壳体之间具有绝缘隔板，拆开接地线后，可用于主回路电阻的测量，断路器机械特性的检测。快速接地具有关合短路电流的能力，及开合感应电流的能力。,接地开关,接地开关,3.
9、检修用接地开关（252三相共箱式）,内部结构示意,4.故障关合用接地开关,具有关合短路电流的能力。具有开合感应电流的能力。可选配弹簧机构或气动机构,3.接地开关、快速接地开关,接地开关,快速接地开关,隔离、接地、快速接地复合开关,齿轮齿条传动,拐臂传动,接地开关配电动机构,快速接地开关配电动弹簧机构,机构直联,5.母线,母线采用三相共箱式结构母线导体连接采用表带触指，梅花触头。壳体材料采用钢筒及铸铝壳体低能耗材料，三相共箱式结构可避免磁滞和涡流循环引起的发热。并采用主母线落地布置结构，降低了开关设备高度，缩小了开关设备占地面积.在适当位置布置金属波纹管。,6.电流互感器,内装电感式三相环氧浇注
10、型电流互感器；导体=初级线圈：次级线圈固定在环型铁心上。电流互感器线圈处于地电位，属于无故障CT；测量精度高可做到0.2级。,7.避雷器,避雷器为罐式氧化锌型封闭式结构,采用SF6气体绝缘，垂直安装。避雷器主要由罐体、盆式绝缘子，安装底座及芯体等部分组成，芯体是由氧化锌电阻片作为主要元件，它具有良好的伏安特性和较大的通流容量,避雷器图,在正常运行电压下，氧化锌电阻片呈现出极高的电阻，使流过避雷器的电流只有微安级，因此省去了传统的碳化硅避雷器不可缺少的灭弧间隙，使避雷器的结构大为简化；当系统出现危害电器设备绝缘的大气过电压或操作过电压时，氧化锌电阻片呈现低电阻，使避雷器的残压被限制在允许值以下，
11、并且吸收过电压能量，从而对电力设备提供可靠的保护。 避雷器芯体密封在金属罐体内，罐内充有一定表压的六氟化硫（SF6）气体。由于SF6气体具有良好的电气绝缘特性，使得避雷器的有效占地空间比瓷套式避雷器大为减少，与全封闭组合式电器相连接十分方便。,8、电压互感器,所用电压互感器的一次绕组为全绝缘结构，另一端作为接地端和外壳相连。一次绕组和二次绕组为同轴圆柱结构，一次绕组装有高压电极及中间电极，绕组两侧设有屏蔽板，使场强分布均匀。,电压互感器图,9、终端元件,SF6充气瓷套管示意图,内充SF6气体；瓷套外绝缘具有耐受、级污秽等级的能力。,1）SF6充气瓷套管:,SF6充气套管,内充SF6气体； 瓷套
12、管/复合套管； 污秽等级：级； 爬电距离：7812mm（泄漏比距3.1mm/kV）； 外绝缘满足海拔2000m运行条件；,现场运行的复合套管,现场运行的瓷套管,2）电缆终端,电缆终端是把高压电缆连接到GIS中的部件。其设计及GIS与高压电缆制造分担按IEC600859执行。,3）变压器连接头,变压器连接头是把变压器引出接头连接到GIS中的部件。ZF7A-126分支母线到变压器处由三相共箱变为单相结构。其变压器连接头设计及GIS与变压器制造分担按IEC601639执行。,系统组成,内导 DS/ES连接机构 接地系统 SF6系统 压缩空气系统 电器控制系统 电线管、空气配管 底架支架 平台,4、G
13、IS的 系统组成,内导部分,接地系统,SF6气体系统,GIS SF6气体系统的设计原则是按照设备各元件的执行功能并尽可能减少气隔的数量,同时考虑到减小事故和检修时涉及的范围来设置GIS SF6气体系统采用分散监控方式，取消了SF6阀门及SF6管路系统。采用新型的自封接头及SF6密度计，从而去除了GIS外部的泄漏环节，使GIS具有更低的SF6泄漏率。 密封技术应用三菱公司专利技术，即O形圈+密封胶技术，可确保产品的气密性，并防止密封面的腐损。,SF6系统,静密封采用双道密封，即O形圈+密封胶技术，可确保产品的气密性。,SF6气体系统,GIS的一次主接线及总体布置,GIS可满主各种主接线的要求，主
14、要一次主接线类型: 单母线接线形式 双母线接线形式 桥形接线形式,126/145kVGIS主要布置形式有单母、双母分段、桥形、双桥、双母、变压器直联等多种接线方式，以桥形接线为多。 252kVGIS主要布置形式有单母、双母分段、双母、等接线方式，以双母接线为多。,典型布置形式,标准桥型布置形式,单母布置形式,双母线布置形式,252kV双母线布置形式,252 GIS 典型间隔,DS、ES 配电动机构,电动操作,电动机构的操作,电动机构的手动操作工具,电动机构的操作,手动操作门,ON,OFF,FES 配弹簧机构,电动弹簧机构,ON,电动弹簧机构的手动工具,MANUAL OPENING,MANUAL
15、 CLOSING,机构的机械闭锁装置,断路器所配弹簧机构原理图,a)合闸位置（合闸弹簧储能）,b)分闸位置（分闸弹簧储能）,c)合闸位置（合闸弹簧释放）,断路器配液压机构原理图,(a) 未贮能，分闸状态,(b)已贮能，分闸状态,(c) 已贮能，合闸状态,断路器配气动机构,四、技术特点,2、断路器开断能力可达63kA，切合容性电流试验在荷兰KEMA国际试验站按C2级成功完成。,断路器开断试验形态,1、断路器配液压/全弹簧/气动机构。配液压机构及气动机构可实现断路器三相机械联动;,4、断路器配弹簧机构具有由KEMA颁发的M2级机械寿命试验（10000次）试验报告。,断路器10000次寿命试验形态,
16、3、整间隔温升试验电流达4400A，母线试验电流为6000A。,GIS温升试验形态,5、整间隔峰值耐受电流135kA。,GIS动热稳定试验形态,6、LCP柜与GIS本体结合，GIS整间隔运输，配线在工厂完成，从而减少了现场工作量，现场只需对接母线和完成跨间隔联锁线，有效的保证产品质量。,LCP柜与GIS本体结合，GIS整间隔运输,主母线实现带导体运输,7、采用紧凑型结构，间隔宽度小于2m，占地空间小。,DS、ES、FES复合元件,间隔宽度小于2m,GR DS、FES复合开关,隔离开关、双接地复合开关,GR隔离开关、快速接地复合开关,8、隔离开关、接地开关采用螺母丝杠、齿条传动，传动元件与动触头复合，触头系统采用弹簧触头，结构简洁，三相机械联动，且为直连方式，机械稳定性强，操作可靠。,齿 轮 齿 条,螺母丝杠,主母线带金属环盆式绝缘子,分支带金属环盆式绝缘子,9、全铝制外壳，重量轻，防锈蚀能力强，且有效避免三相涡流影响。盆式绝缘子外带金属圈，降低了绝缘材料承载的机械应力，提高了安全性，并且整体接地可靠，同时可有效屏蔽电磁干扰。,五、典型间隔布置,1、进出线间隔,2、保护间隔,3、母联间隔,谢谢！,
