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GIS开关柜技术陪训资料1. 概述1.1 GIS的维护及检查由于没有诸如潮湿、雨水和污秽等等外界因素的影响，GIS内部各元件的工况环境明显好于常规类型的开关设备（例如：空气绝缘的开关设备），另外六氟化硫（SF6）气体优异的熄弧特性和绝缘特性最大限度地延长了触头的使用寿命，这使得GIS设备几乎成为免维护和检查的设备。然而，在下述情况下，仍需要适当的维护和检查：（1） 暴露在外界环境中的部分 气体断路器（GCB）的驱动机构、隔离开关disconnecting switch（DS）的驱动机构和接地开关earthing switch（ES）的驱动机构 外壳、构架和气体管路上的涂漆（2） 性能的保持 六氟化硫（SF6）气体压力 操作特性及开关特性（GCB、DS、ES）（3） 性能的恢复 在异常条件下（GIS的所有元件） 规定的操作次数（GCB、DS、ES）1.2 维护的分类GIS设备的维护按如下方式分类：（1） 例行检查（2） 定期检查 常规定期检查 详细定期检查（3） 特殊检查例 行 检 查例行检查是一种用肉眼进行的外观检查，是对全部GIS设备进行管理的日常业务，用以检查设备的工作状况及GIS中存在的异常情况。定 期 检 查定期检查是一种维护GIS设备使之处于正常工作状况的周期性行为。这种检查通常应在我们的工程技术人员的监督下进行。定期检查分为二种类型：即常规检查和详细检查。常 规 检 查常规检查主要是在断电状态下、用肉眼进行的外观检查。其目的在于确认设备的性能。常规检查包括：断路器ground circuit breaker（GCB）、隔离开关（DS）、接地开关（ES）那些需要润滑部位的润滑情况断路器（GCB）、隔离开关（DS）、接地开关（ES）操作及开关性能检查仪表以及开关的校准等等详 细 检 查详细检查主要是对GCB、DS和ES驱动机构的检查，在这种检查中，如果需要的话，可能会有机构的拆卸或者是零部件的更换。详细检查包括常规检查的所有试验项目，且需在断电状态下进行特 殊 检 查特殊检查是一种临时性的检修，这种检查用以恢复GIS在如下情况的导电能力和性能。在发生或者发现异常情况时达到1000次操作次数（GCB、DS、ES）时2. 维护和检修时的注意事项 维护和检修时要特别注意标有危险（Danger）、警告（Warning）、小心（Caution）、注意（notice）和安全提示(Safety instruction)等词语的地方。这些警示语是用于提醒读者要特别注意那些标示的重要安全信息，以保证GIS设备的安全使用和正确操作危险（Danger）：所指出的位置有直接危险。如果不遵守后述的操作说明，可能会导致严重的人身伤害甚至人员伤亡事故。警告（Warning）：所指出的位置有潜在危险。如果不遵守后述的操作说明，可能会导致严重的人身伤害甚至人员伤亡事故。小心（Caution）：所指出的位置若不注意避免，可能会导致轻微人身伤害或财产损失。注意（notice）：此处提供有用的帮助信息。另外，维护和检修时尚需注意：(1) 不要带电清理套管上的污垢(2) 设备运行时，不要拆卸分流排及接地端子。(3) GIS运行时不要随意打开和关闭气路系统上的阀门。(4) 检修之前，确定检修所必需的零件的数量和种类。(5) 如果在其他种类的检查中发现有异常情况，请立即转为特殊检查。(6) 请阅读各个设备的有关说明书。(7) 建议用说明书中所附带的检查单作好检查记录。(8) 检修时不要轻易进入GIS气室内，要确保气室内的SF6气体已排放干净，通风良好，且氧气浓度至少在18%以上。(9) 确保不要在GIS气室内遗留任何物体。3.断路器维护和检修时的主要注意事项3.1安全预防措施（1）当GCB气室的SF6气体压力低于闭锁压力时，切忌进行分合闸操作。（2）液压机构中的液压油只能使用平高东芝提供的液压油（3）运行时为了防止操作油从油泵单元的通气孔中流出，使油箱的油量减少。注意油箱中的油量应达到参考线。（4）检修断路器之前，断路器应脱离电网，且液压机构中的高压油必须通过排油阀泄放掉。（5）排放高压油时，旋拧排油阀不要超过两周，以防液压油泄露。3.2 灭弧室结构简介 GSPK-126FHW型气体断路器的结构简图见图1。该断路器呈立式布置，其三相灭弧室置于一个接地的共箱气室中，下部由液压操作机构兼作支撑。（1） 灭弧室简介（看图1和图2）每相灭弧室由一个静触头装配（A-20），一个动触头装配（A-40）和一个压气室（A-60）组成，在它们周围环绕着一个圆柱型支撑绝缘子（A-71），这个圆柱型绝缘子用来支撑静触头装配，并且连接着动触头侧的支座（A-65），整个灭弧室又由另一个绝缘子（A-72）支撑。 静触头装配包括一个静弧触头（A-22）和一组静主触指（瓣形）（A-32），前者定位于灭弧室的中心线上，后者装在静弧触头的外侧。 动触头装配包括一个动弧触头（瓣形）（A-42），一个动主触头（A-51）和一个喷口（A-52）。动弧触头和动主触头分别装在与其相对应的静弧触头和静主触头处的对侧，动触头装配与压气缸（A-61）相连。 压气室是由可移动的压气缸（A-61）和一个固定的压气活塞（A-62）组成。压气缸通过一根操作拉杆（A-63）和一根绝缘拉杆（A-73）与液压操作缸（B-1）上的驱动杆（B-10）相连。另外如上所述，压气缸与动触头装配相连，因此，动触头装配和压气缸通过液压操作缸一起被驱动。 吸附剂 灭弧室 连接关节 液压操作机构 SF6监视器 图1 结构 A-20 静触头装置 A-22 静弧触头 A-32 静主触头 A-40 动触头装置 A-42 动弧触头 A-51 动主触头 A-52 喷口 A-60 压气室 A-61 压气缸 A-62 活塞筒 A-63 操作杆 A-65 支座 A-71 上绝缘座 A-72 下绝缘座 A-73 绝缘拉杆 图2 灭弧室 3.3 液压操作机构简介液压机构的结构简图见图4。操作机构由一个液压操作缸（B-1），一个油泵单元（B-20）和一个贮压器（B-40）组成。操作缸操作着高压油驱动着三相灭弧室运动。操作缸由一个控制阀（B-3）和一个阀块组成，阀块内有一个连接着驱动杆（B-4）的液压操作活塞（B-2）。控制阀由两个完全相同的分闸线圈（B-10）中的一个或由一个合闸线圈（B-11）来控制。操作缸单元装配有一个油泵单元（B-20）、一个油压表（B-60）、油压开关（B-50）、一个油泵电机（B-24）、一个排油阀（B-31）（通常处于关闭状态）、一个泄压阀（B-30）、一个通气孔盖（B-22）、一个液压油泵（B-21）、一个逆止阀（B-25）和一个装在油箱（B-23）侧面的油标（B-26）。油过滤器（B-27）安装在油箱里面。辅助设备（见图3，4），对于每一相的辅助开关（B-6）、分合闸指示器（B-9）和操作计数器（B-7）都通过连接机构（B-5）与各自液压操作缸的驱动杆（B-4）相连。注意！ 不要触摸气体断路器的操作机构，除非专业人员在进行检查或在紧急情况下。非专业人员不要触摸操作机构的元件，因为它们仍然可能会带有残余电荷。并且，如果维护人员在单元里面工作时，有人对断路器进行了远控操作，单元里的维护人员就会遭受到手或其它部位的伤害。如果出现打压时压力建立不起来的情况时：（1） 检查排油阀是否关紧；（2） 如果GCB处于分闸状态，轻轻敲打分闸线圈的电磁铁，使阀口关好；（3） 如果GCB处于合闸状态，轻轻敲打合闸线圈的电磁铁，使阀口关好；（4） 油压升至额定油压后，操作GCB约10次后再测特性。B-1： 液压操作缸 B-50： 油压开关 B-5： 连杆机构 B-55： 油箱 B-6： 辅助开关 六角螺栓 六角螺母 B-60： 油压表 B-7： 操作计数器 卡圈 C-3 ： 气体监视器（复合表+压力表） B-9： 位置指示器 B-70： 机构箱 B-20： 油泵单元 C-75： 阻止阀（常开阀门） B-26： 油标 保持锁闩装置的状态 C-76： 充气阀（常闭阀门） B-31： 排油阀 B-80： 空间加热器 B-40： 贮压器 图4 操作机构图4 液压操作机构的外形图 分闸位置 高压油 B-1 ： 操作缸 低压油B-2 ： 液压操作活塞 B-3 ： 控制阀 B-26： 油标 B-4 ： 驱动杆 B-27： 滤油器 B-9 ： 位置指示器 B-30： 溢流阀 B-10： 分闸线圈 B-31： 排油阀（正常关闭） B-11： 合闸线圈 B-20： 油泵单元 B-40： 贮压器 B-21： 液压泵 B-50： 油压开关 B-22： 气帽 B-55： 油箱 B-24： 电动机 B-60： 油压表 B-25： 逆止阀 图4 液压操作机构的结构简图（分闸）3.4防跳继电器（见图5） 在闭合回路中，气体断路器有一个装有防跳继电器的电气防跳系统。当合闸指令一给出，合闸线圈得电进行合闸操作，闭合回路中的b-触头打开，因此，首先合闸线圈中的激励电流中断。接着由于a-触头闭合，防跳继电器52CX得电，因此闭合回路中的52CXS b-触头打开，52CX的a-触头闭合。所以，发出一次 合闸指令后，防跳继电器保持得电状态。 在这种条件下，当分闸指令发出，分闸线圈得电执行分闸操作，此时即使合闸指令不断发出，也不会执行合闸操作，因为合闸回路处于断电状态。3.5 维护与检查（1）日常检查：每天都要检查气压和油压是否正常、液压机构有无漏油、位置指示器是否正确、操作计数器的记录情况、有无异常的噪音或气味、支撑件有无锈蚀、螺栓/螺母有无松动等情况。（2）常规检查：每6年或操作1000次时进行，具体的检测内容参见其安装使用说明书，主要是进行包括机构在内的清洁和润滑。检查在主回路/控制回路断电和放掉高压油后进行。（3）详细检查：起初运行18年时进行，以后根据初始阶段的检查结果确定检查周期。具体的检测内容参见其安装使用说明书，主要是对设备包括灭弧室在内的磨损情况的全面检查。检查中可能伴随有零部件的更换。检查在主回路/控制回路断电和放掉高压油后进行。（4）临时检查：出现不正常情况时、开断20次额定开断电流后、开断2000次额定工作电流后进行。 在 中的说明位于GCB的机构箱里 控 制 电 路 电动机电路 图5 防跳电气原理图 这是一张典型的GCB示意图。 在实际的操作中参考所提供的附图。 4 隔离开关和接地开关4.1 隔离开关和接地开关的结构简介每个开关壳体的外面有驱动壳体内开关动触头的操作机构箱。机构箱的动能通过主轴直接传送给主触头。DBM/DBM-145W1型隔离开关和接地开关通过电动操作机构箱电动驱动，并在数秒时间内完成其操作,它们既可以电动操作也可通过手动来操作。EAP-145W1接地开关通过电动储能弹簧操作机构，并在数秒储能时间之后很快完成其操作它们既可以电动操作也可通过手动来操作。每台设备配有吸附剂以保持SF6气体干燥，并配有压力释放装置以在内部发生电弧故障时防止壳体爆炸。内部结构及操作原理如图6和图7所示。隔离开关通过与主轴（D-10）相连接的操作机构（D-2）进行3-相触头联动分、合闸操作。 操作机构（D-2）的驱动力传送到运动部分。线路侧隔离开关和接地开关的断面图如图6所示。隔离开关（DBM-145W1）和接地开关（EBM-145W1，EAP-145W1）布置在壳体的上部，而电流互感器（D-13）布置在中间。三相隔离开关的动触头单元（D-4）用绝缘子绝缘和连接，隔离开关的静触头（D-6）用壳体（D-1）内另外的绝缘子支撑在壳体上。母线侧隔离开关和接地开关的断面图如图7所示。在电动操作的情况下，操作机构内的电机通过“ON”或“OFF”驱动，驱动力直接传送给主轴（D-10），主轴（D-10）通过转动绝缘操作杆（D-14）带动动触头（D-4）动作。动触头（D-4）与隔离开关的静触头（D-6）接触后，使隔离开关处在“ON”状态；反之动触头（D-4）使隔离开关处在“OFF”状态。此外，为了吸收气体中的水分，配有吸附剂（D-3）。隔离开关（DBM/DBM-145W1）为3-工位式隔离开关，与接地开关（EBM-145W1）共用一个动触头（D-4）。动触头（D-4）与接地开关的静触头（E-5）接触，接地开关就处于“ON”状态。EAP-145W1型快速接地开关配有绝缘端子（E-2），该绝缘端子与接地的壳体（D-1）隔离，它主要用于主回路电阻的测量 。绝缘端子（E-2）通过壳体（D-1）外面的分流器（E-3）接地。作为具有接地电位的连杆单元（E-7）的一个组件，拉杆（E-6）插入到静触头（E-4）内使主回路接地。 警告！ 不要拆去单元的分流杆或接地端子。这样做是为了避 免意外电压对人员的伤害。为了维护或修理需拆去分流杆或接地端子时， 要确保单元主回路已断电，并已安全接地。完成维护和/或修理工作之后，在恢复单元主回路送电之前，要重新安装上单元的分流杆和接地端子。 图6 线路侧DS/ES的截面图（） D-1：外壳 E-1：（EAP）电动储能弹簧操作机构D-2：隔离开关（DBM）和接地开关 E-2：绝缘端子（EBM）的电动操作机构 D-3：吸附剂 E-3：分流杆D-4：（DBM/EBM）的动触头 E-4：（EAP）静触头D-5：动触头单元 E-5：（EBM）静触头D-6：（DBM）的静触头 E-6：（EAP）接地开关运动杆D-7：绝缘子 E-7：（EAP）接地开关的连杆单元D-8：绝缘子 E-8：（EAP）主轴D-9：绝缘法兰 D-10：（DBM/EBM）的主轴D-11：导体D-12：导体D-13：电流互感器D-14：绝缘操作杆 图7 母线侧DS/ES的截面图 （DBM-126W1/EBM-126W1）D-1：外壳D-2：隔离开关（DBM）和接地开关（EBM）的电动操作机构 D-3：吸附剂D-4：（DBM/EBM）动触头D-5：动触头单元D-6：（DBM）的静触头D-9：绝缘法兰D-10：（DBM/EBM）的主轴D-11：导体D-12：导体D-14：绝缘操作杆D-15：压力释放装置E-5：（EBM）静触头4.2 电动操作机构简介操作机构是以电机通过齿轮减速旋转并带动主轴驱动壳体内的动触头杆这样的方式运行的。操作原理参见图8和图9。电机DM-1通过蜗杆DM-2和蜗轮DM-3减速旋转并带动齿轮DM-4旋转。对于母线侧的DBM/EBM，齿轮DM-4的旋转带动主轴DM-8旋转从而隔离/接地开关的动触头旋转（见图8）； 对于线路侧的DBM/EBM 齿轮DM-4通过齿轮DM-5加速旋转，并经过伞形齿轮DM-6和DM-7的换向后带动主轴DM-8旋转（见图9）。隔离开关和接地开关均处在“off”状态时，滑轮DM-9处于止动挡块DM-10/EM-10之间（见图10）。止动挡块DM-10/EM-10的运动通过棘轮轴DM-13/EM-13和脱扣线圈DM-12/EM-12闭锁。复位环杆运动带动棘轮轴DM-13/EM-13旋转，而棘轮轴DM-13/EM-13和止动挡块DM-10/EM-10之间的连接半轴脱扣。止动挡块DM-10/EM-10分离，这样，与滑轮DM-9固连为一体的齿轮DM-4即可旋转。齿轮DM-4的旋转一方面带动隔离/接地开关的动触头进行分合闸操作， 另一方面带动辅助开关DM-20/EM-20，ON/OFF位置指示器DM-21/EM21和操作计数器DM-22/EM-22进行动作。合闸/分闸运动即将停止时，由凸轮控制的限位开关（DS ON：DM-15/DS OFF：DM-14/ES ON：EM-15/ES OFF：EM-14）将会断开电机控制回路。滑轮DM-9与终端止位块DM-11/EM-11（处在 ON 状态）或止动挡块DM-10/EM-10（处在 OFF 状态）接触，从而操作结束。操作机构可通过图8、图9的DM-23/EM-23进行手动操作。注： 开闭器只有在设备脱离开其它设备的联锁信号后才能打开。当开闭器打开的同时，将断开电动操作回路，因此，手动操作时不能进行电动操作。图 8 母线侧隔离开关/接地开关（DBM/EBM） 用电动操作机构的原理图DM-1：电机DM-2：蜗杆DM-3：蜗轮DM-4：齿轮DM-8：主轴DM-9：滑轮DM-10/EM-10：保持掣子DM-11/EM-11：限位掣子DM-12/EM-12：脱扣线圈DM-13/EM-13：棘轮轴DM-14/EM-14：限位开关（a）DM-15/EM-15：限位开关（b）DM-16/EM-16：限位开关（c）DM-17/EM-17：链条DM-18： 凸轮DM-19/EM-19：连接杆DM-20/EM-20：辅助开关DM-21/EM-21：ON-OFF指示器DM-22/EM-22：操作计数器DM-23/EM-23：手动操作轴DM-24/EM-24：手动手柄DM-25/EM-25：开闭器图 9 线路侧隔离开关/接地开关（DBM/EBM）用电动操作机构的原理图DM-1：电机DM-2：蜗杆DM-3：蜗轮DM-4：齿轮DM-6、7：伞形齿轮DM-8：主轴DM-9：滑轮DM-10/EM-10：保持掣子DM-11/EM-11：限位掣子DM-12/EM-12：脱扣线圈DM-13/EM-13：棘轮轴DM-14/EM-14：限位开关（a）DM-15/EM-15：限位开关（b）DM-16/EM-16：限位开关（c）DM-17/EM-17：链条DM-18： 凸轮DM-19/EM-19：连接杆DM-20/EM-20：辅助开关DM-21/EM-21：ON-OFF指示器DM-22/EM-22：操作计数器DM-23/EM-23：手动操作轴DM-24/EM-24：手动手柄DM-25/EM-25：开闭器图 10 隔离开关和接地开关用电动操作机构的操作方式5 快速接地开关用电动储能弹簧操作机构该操作