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GIS 基础知识 目 录 GIS设备的特性 GIS设备的组成 GIS设备的运行维护 GIS设备故障及处理 特别事项 六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开 关设备”（Gas lnsulated Switchgear)简称GIS. 它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括 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。 一、GIS 设备的特性 1、GIS的概念 SF6 是一种诞生法国的人工合成惰性气体。纯净的 SF6气体是无色、无味、无臭、不燃，在常温下化学性质 稳定，属惰性气体。气体密度是空气密度的5.1倍。 SF6 气体在0.29Mpa压力时，绝缘强度与变压器油相 当其,灭弧能力是空气的100倍，是目前应用最广泛的电气 绝缘气体。 在断路器和GIS操作过程中，由于电弧、电晕、火花 放电和局部放电、高温等因素影响下，SF6气体会进行分 解，它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。尤其是 有些高毒性分解物如SF4、S2F2、S2F10 、SOF2、HF和 S02，它们会刺激皮肤、眼睛、粘膜，如果吸入量大，还 会引起头晕和肺水肿，甚至致人死亡。 一、GIS 设备的特性 2、SF6的特性 1小型化：因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质，所以 能大幅度缩小变电站的体积，实现小型化。 2可靠性高：由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中，大大提高了可靠 性。 3安全性好：带电部分密封于接地的金属壳体内，因而没有触电危险。 SF6气体为不燃烧气体，所以无火灾危险。 4 杜绝对外部的不利影响：因带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电 实现屏蔽，噪音小，抗无线电干扰能力强。 5 安装周期短 6 维护方便，检修周期长 一、GIS 设备的特性 GIS设备与常规设备用地面积比较表 电压（kV） 设备种类 占地面积（m2)对比百分数(%) 500 常规设备494425.02 GIS设备1237 330 常规设备298928.77 GIS设备860 220 常规设备110537.01 GIS设备409 110 常规设备35845.81 GIS设备164 3、GIS的特点 *6 n3 、 一次变电站 Primary S/S 二次变电站Secondary S/S 电动机 电 网 Power Line 变压器 变压器 发 电 厂 Power Plant 涡轮发电机组 锅炉 GIS GIS 塔 GIS 12kV GIS 变压器 GIS 用户Consumer 变压器 BOP 控制设备 塔 M T 245kV Up to 40.5kV Up to 25.8kV L/V Up to 1100kV 变压器 一、GIS 设备的特性 4、GIS在电力系统中位置 *7 10KV中压 110KV高压 GIS 二、GIS 设备的组成 进线间隔 母联间隔 母设间隔 母设间隔 主变间隔 出线间隔 进线间隔 母联间隔 母设间隔 二、GIS 设备的组成 （1）根据安装地点可分为户外式和户内式两种 。 二、GIS 设备的组成 GIS的结构 GIS一般可分为单相单筒式和三相共筒式两种形式。 110KV电压等级及母线可以做成三相共筒式，220KV及以上采用单相单筒式 。 二、GIS 设备的组成 GIS的结构 GIS设备根据各个元件不同作用，分成若干个气室，其原则如下： a.因SF6气体的压力不同，要 求分为若干个气室。断路器 在开断电流时，要求电弧迅 速熄灭，因此要求SF6气体的 压力要高。隔离开关切断的 仅是电容电流，所以压力要 低些。 b.因GIS设备检修的需要，要 分为若干个气室。由于元件 与母线要连接起来，当某一 元件发生故障时，要将该元 件的SF6气体抽出来才能进行 检修，分成若干气室能减小 故障范围。 二、GIS 设备的组成 6、GIS的结构 为了监视GIS设 备各气室SF6气体是 否泄漏,根据各厂家 设计不同装有压力表 或密度计,密度计装 有温度补偿装置,一 般不受环境温度的影 响。为防止SF6压力 过高，超出正常压力 ，又装有防爆装置。 二、GIS 设备的组成 7、GIS的结构 根据我司技术规范： 位置正常压力低压报警闭锁压力 开关室0.60.520.5 其他气室0.50.440.42 Mpa/20 电压互 感器 二、GIS 设备的组成 隔离接 地开关 断路器 电流互 感器 汇控柜 隔离接 地开关 快速接 地开关 电缆终 端筒 二、GIS 设备的组成 1、 CB(Circuit Breakers) 部件名称：断路器。 英文简称：CB。 主要功能：开断正常及非正常 负荷。 二、GIS 设备的组成 1.1断路器执行机构（液压弹簧机构） 蝶形弹簧 分闸电磁铁合闸电磁铁油泵 1.1断路器执行机构（动作说明） 分闸：油泵启动后泵出高压油，分闸电 磁铁动作后，换向阀右移，高压油路作 用与工作活塞的顶部，使工作活塞下行 至分闸位置；同时推动蝶形弹簧压缩， 使弹簧储能完成，蝶形弹簧压缩使油路 保持高压状态。 合闸：合闸电磁铁动作后，换向阀左移 ，使高压油路与工作活塞下方联通，因 工作活塞下端比上端受力大，此时，工 作活塞在压差的作用下上移，完成合闸 动作。 部件名称：隔离开关。（三工位隔 离接地开关） 英文简称：DS。 主要功能：主要开断无负荷回路条 件下的电流。 DS DS ES 2、 DS（disconnecting Switch) 二、GIS 设备的组成 部件名称：接地开关（三工位 隔离接地开关） 英文简称：ES 主要功能：通常用与设备 维修时接地。 ES DS ES 3、 ES（Earthing Switch） 二、GIS 设备的组成 部件名称：快速接地开关。 英文简称：HSGS。 主要功能：线路发生故障时， 短时闭合短路电流，避免电弧 对结构的影响。 3、 HSGS（ High Speed Grounding Switch ） 二、GIS 设备的组成 部件名称：母线。 英文简称：BUS。 主要功能：通过导电连接件和 GIS其它元件接通，满足不同 的主接线方式来汇集分配传送 电能。（类似于电缆） BUS 二、GIS 设备的组成 4、母线 用途: 调节因温度引起的变化或组装误差。 二、GIS 设备的组成 5、波纹管（Bellow） 部件名称：电流互感器。 英文简称：CT。 主要作用：将高电流转换为 低电流（一般为1-5A）对设 备进行测量和保护。 分类：1）测量用CT 2）保护用CT 二、GIS 设备的组成 6、CT(Current Transformer) 部件名称：电压互感器。 英文简称：PT or VT(Voltage Transformer) 。 主要作用：将高电压转 换成低电压（一般为 100V）对GIS进行测量和保 护。 分类：1）测量用PT 2）保护用PT 二、GIS 设备的组成 7、PT(Pofential Transformer) 部件名称：避雷器。 英文简称：LA。 主要作用：将过电压限制在 被保护设备的绝缘水平下， 从而保护电力设备，有过电 压时，迅速导通将电流释放 到大地。 二、GIS 设备的组成 8、LA(Lightening Arrester) 部件名称：电缆终端 。 英文简称： C/H 。 主要作用：和现场电缆连接部 位 二、GIS 设备的组成 9、C/H(Cable-Head Tank) 部件名称：汇控柜。 英文简称： LCP柜。 主要作用：运行及操作用 的配电柜 二、GIS 设备的组成 10、LCP柜(Local Control Panel) 三、GIS 设备的运行维护 （1）经常进入的户内SF6设备室，每班至少通风一次，换气15分钟 ；不经常出入的设备场所，在进入前应先通风15分钟。 （2）运行中GIS对于运行、维修人员易触及的部位，在正常情况下 ，其外壳及构架上的感应电压不应超过36V。其温升在运行人员易 触及的部分不应超过30K；运行人员易触及但操作时不触及的部分 不应超过40K；运行人员不易触及的个别部位不应超过65K。 （3）SF6开关设备巡视检查，运行人员每天至少一次巡视SF6设备 时，主要进行外观检查，设备有无异常，并作好记录。 1、运行的基本要求 三、GIS 设备的运行维护 q控制屏信号（与实际工况相符，动作正确等） ； q密度继电器指示； qSA（避雷器）泄漏电流指示和动作次数； qCB机构液压油位； q断路器机构起动次数； q断路器、隔离开关、接地开关的操作次数； q外部接线端子有无过热情况。 q通风系统是否正常。 q其它（外观、异常声响等）； 2、巡视检查项目 三、GIS 设备的运行维护 ABB公司GIS维修计划 q日常运行检查； q第一次停电检查（建议第二年）； q第二次停电检查（建议第五年）； q第三次停电检查（建议第八年）； q解体检修（根据运行状态决定）； 3 、维护计划 四、GIS 设备的故障及处理 （1）制造厂家方面：制造车间清洁度差造成金属微粒、粉尘和其他 杂物残留在GIS内部；装配的误差大造成元件摩擦产生金属粉末遗留 在零件隐蔽部位；不遵守工艺规程造成零件错装、漏装现象；材料质 量不合格。 （2）安装方面：安装现场清洁度差，导致绝缘件受潮、被腐蚀，外 部的尘埃、杂物侵入GIS内部；不遵守工艺规程造成零件错装、漏装 现象；与其他工程交叉作业造成异物进入GIS内部。 （3）源于过电压：在运行中，GIS可能受到雷电过电压、操作过电压 等的作用。雷电过电压往往使绝缘水平较低的元件内部发生闪络或放 电。隔离开关切合小电容电流引起的高频暂态过电压可能导致GIS对 地（外壳）闪络。 上述原因会使GIS投入运行后，造成内部闪络、绝缘击穿、内部 接地短路和导体过热等故障。根据目前国内GIS设备运行情况，盆式 绝缘子和隔离开关造成故障的比率最高。 1、产生故障的原因 四、GIS 设备的故障及处理 洁净的内部构件细心谨慎的安装 四、GIS 设备的故障及处理 1、常见故障及处理 GIS的常见故障可分为以下两大类。 （1）与常规设备性质相同的故障，如断路器操动机构的故障等。 （2） GIS的特有故障，如GIS绝缘系统的故障等。这类故障的重大 故障率为0.1-0.2次/(所年)。一般认为，GIS的故障率比常规变电所 低一个数量级，但GIS事故后的平均停电检修时间则比常规变电所长 。 运行经验表明，GIS设备的故障多发生在新设备投入运行的一年 之内，以后趋于平稳。 *34 1.SF6压力下降： 通过密度继电器的指示或报警系统，可以发现气室压力的下 降。处理方法： q 报告检漏找漏点补气（用户）事故处理（ABB）分析 原因 2.机构液压油位下降： 通过观察操作机构的油位指示器，可以发现机构内部液压油 的变化。处理方法： q 报告找漏点停电处理（ABB）分析原因 q （漏油严重时，应随时考虑停电处理） 3.异常信号： 在出线异常信号情况下，分析原因（系统原因还是设备原因 ）处理消除故障。 4.其它： 在出现异常情况或者无法判断的时候，及时联络厂商，分析 原因并商解决方案，消除事故隐患！ 四、GIS 设备