SF6气体的基本特性

1、第一节 SF6气体的基本特性一、SF6气体的基本特性SF6气体是世界上目前最优良的绝缘介质和火弧介质。它无色、无味、无嗅、无毒、不燃烧；在常温常压下，化学性能稳定；与传统绝缘油相比，其绝缘性能和灭弧性能都要好的多。SF6气体是由最活泼的氟(F)原子和硫(S)原子结合而成，分子结构是个全对称的八面体，硫原子居中，六角是氟原子。图1l。SF6气体分子量较大，为146，是氮气的52倍；它的密度在20，气压在101325Pa下是616kgm3，为空气的51倍；同体积、同压力的SF6气体比空气重。SF6气体在常温其至较高的温度下，一般不会发生化学反应，电器设备的最高允许温度在150时，SF6气态稳定。S

2、F6气体本身的分解温度为500；在铝和铜中，温度达到200以上，开始慢慢地发生化学反应；但与其余的金属不发生急剧的化学反应，在温度超过150时与塑料发生微弱的化学反应。SF6气体的热传导性较差，导热系数只是空气的2/3。但是气体的传热效应并不是单纯靠传导作用，还有对流传热的能力与分子的比热有关，SF6分子的比热是空气的34倍，因此其对流散热能力比空气好。导体在空气和SF6气体中的表面散热效果，以散热系数来表示。SP6气体是负电性的气体，所谓负电性就是分子容易吸收自由电子形成负离子的特性。由于SF6气体中的负离子与电弧中的正离子结合，造成电弧中带电粒子迅速减少，以提高电弧中的击穿电压，使电弧间隙

3、能很快恢复。这是SF6气体能迅速灭弧，使之成为优良的灭弧介质的重要原因之。第二节 气体的状态参数一、概述 GIS设备常用的温度是在-50100之间，压力在2001000kPa之间，通常只取其工作部分1） 当SF6气体的密度保持不变。 气体的温度增加，其压力升高。2） 当SF6气体的温度保持稳定：密度上升，压力随着上升；密度下降，压力也跟着下降。3） 当气体的压力保持不变，温度上升，气体的密度也下降。第三节 SF6气体分解物的毒性和其他性质SF6气体本身是无毒的，但是由于它比空气重，所以会沉积在低洼地区，使人缺氧窒息，所以在GIS室内要装抽风机，定时将室内气体排出室外，使室内的SF6气体浓度限制

4、在1000ppm之内。在高温小电流电弧作用下，SF6会分解一些低氟化合物，这些分解物又和电极材料、水分、氧气等进一步反应组成有毒性的其他化合物。二、影响SF6分解过程中的主要因素1 电弧能量的影响2 电极材料的影响3 水分的影响SF4十H20SOF2十2HF SOF2十H20SO2十2HF SO2+H20H2SO3 SOF4十H20SO2F2十2HF WF6十H20=WOF4十2HF WOF4+2H20=WO3十4HF4氧气的影响5设备中绝缘材料的影响三、电弧作用下SF6分解物的性质电器设备开断时产生电弧，在其作用下，主要有下列分解物，其性质如下。1 四氟化硫(SF4)的性质(1)在常温下为无

5、色气体有类似氧化硫的刺激味；(2)有毒性：SF4对肺有侵害作用，影响呼吸系统；其毒性与光气并列。光气就是二氯化碳基(COCI2)2氟化硫(S2F2)的性质(1) 常温下无色有嗅味的气体。(2) 有毒性：为有毒的刺激性气体，对呼吸系统破坏作用较大。3二氟化硫(SF2)的性质 (1)化学性能极不稳定受热后更加活泼，易水解，生成S、SQ和HF (2)有毒性。4十氟化硫(S2F10)的性质(1) 常温常压下为无色易挥发的液体化学性能极其稳定；(2) 有毒性：是一种剧毒物质，超过光气，它主要影响呼吸系统5氟化亚硫酰(SOF2)的性质(1) 无色气体有刺激性，化学上稳定，在高温下仍不活泼；(2) 有毒件：

6、为剧毒气体，可致肺水肿病，能使动物窒息致死。6二氟化硫酰(SO2F2)的性质(1) 无嗅无色气体，化学上极其稳定(2) 有毒性：一种导致动物痉挛的有毒气体。7四氟化亚硫酰(SOF4)的性质(1) 无色有刺激性的气体；(2) 有毒件：对人的肺部有侵害作用。第四节 GIS设备中的水分一、水分的来源 GIS设备中的水分由下列原因产生： (1)GIS设备在制造、运输、安装、检修过程中部可能接触水分，将水分浸入到设备的各个元件里去； (2)GIS设备的绝缘件带有0l一05ppmv的水分，在运行过程中，慢慢地向外释放； (3)GIS设备中的吸附剂本身就含有水分； (4)SF6气体中含有水分，但作为新气要进

7、行干燥处理，使其含水量在规程规定的范围之内。二、水分对GIS设备的危害性 GIS设备中SF6气体含有水分，会引起严重不良后果其危害有两方面。 1水分引起设备化学腐蚀 2水分对电器设备绝缘件的危害三、GIS中水分的控制 在GIS设备中，用下面的办法来控制水分。 (1)应严格控制新的SF6气体的含水量，不能超过国家标准. (2)改善GIS设备密封材料的质量，严格遵守安装密封环的工艺规程(3)在GIS设备中放置吸附剂，并应具备下列条件、 1)吸附剂放在低温环境中，可以提高其吸水能力； 2)吸附剂应有良好的吸附SF6分解物的能力； 3)吸附剂与SF6气体分解物反应时，不得产生二次有害物质； 4)吸附剂

8、在工作时，不粉化、不潮解。 (4)GIS设备尽量使用室内式布置，可以控制室内的温度、湿度，减少产生水分的机会，避免灰尘和其他杂质侵入到设备里去。虽然GIS设备室要增加一些土建投资但对减少故障，改善GIS设备的运行条件是大有好处的，其运行的经济效果远大于土建投资。第五节 GIS设备中的吸附剂一、吸附剂的性能 SF6气体中的水分，有毒气体都可以用吸附剂来吸收在GIS气室里放适量的吸附剂，水分、毒气都可以减少从而保证运行人员的安全。用作吸附剂的材料有活性炭、活性氧化铝、分子筛。 1活性炭 它能吸附的分解物有SOF2、SO2、SF5OCF3，另外对SOF4、SO2F2也有一定的吸附能力，吸附S2F10

9、O的性能最强，对SO2F2的吸附效果差.对其总的评价是吸附能力最强，但选择性差。由于活性炭吸附SF6气体的能力也很强，所以不能用GIS设备。 2活性氧化铝Al2O3 它能吸附SOF2、SO2F2、SO2、S2F10O、SOF4等分解物；但对SO2、S2Fl0O等不能定量吸附，有较好的选择性；对SO2F2的吸附能力差。它不吸收SF6气体，所以是GIS设备较理想的吸附剂。 3烧碱NaOH 它能吸附SO2F2、SOF2、SO2、HF,S2F10O等分解物，对SO2F2、S2F10O的吸附性能较好,但不如CaO,其性能与Al2O3相似。 4石灰CaO 它能吸附SO2F2、S2F10O。 5分子筛它对S

10、O2的吸附能力较好，是个不太理想的吸附剂。 第七节 SF6气体的绝缘特性 一、在不同电场下气体被击穿的特性 SF6气体的击穿机理和一般气体介质相似，为此在本节叙述之前，先讨论空气击穿的基本知识。1在均匀电场下气体被击穿的特性从图19看到，当两个平行的平板电极的距离为d，而其电极的面积足够大时，则两极之间的电场就相当于均匀电场。气体本身是不导电的绝缘介质在自然界的宇宙射线照射之下，给予空气分子以能量，使得原子外层的电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子，而原来呈中性的原子就变为带正电荷的正离子，这一现象叫做游离。游离要吸收能量。当空隙中的自由电子与正离子相遇时，自由电子则被原子吸引到它的外层，而使原

11、来带正电荷的正离子恢复为中性原子，这一现象叫复合，复合时则放出能量。在空气间隙中，由于电子碰撞的自由电子越来越多，当大量的正、负离子的密度大致相当时，则在间隙中变成了很多的等离子体，它具有良好的导电性能，待间隙全部成为等离子后，间隙完全失去了绝缘性能，而变为导体，这一现象叫做间隙被击穿。间隙一旦击穿，外界的游离因素可以取消，而出本身产生游离而维持能量，这一过程叫做自持放电。相当于图110的c点，相应的电压伯为Uc，称之为间隙的击穿电压。在均匀电场中，一旦电场间隙转入自持放电，间隙也就击穿。2在极不均匀电场下气体的击穿特性 在电场中一极是平板，另一极是棒电极形成了棒板电极，构成不均匀电场。当电压

12、加于棒板电极时，棒电极附近的电场很强，距棒定距离后电场急骤下降。这时，棒电极及其周围的气体巳达到自持放电，而在其周围发生电晕，称为电晕放电；两极之间所对应的电压值，称为电晕起始电压。随着间隙电压增高，电晕放电也继续扩大，直到间隙被击穿。 电晕放电，使间隙的一部分形成导电通道，相当于把全部空气间隙的距离缩短：因此此极不均匀电场的场强要比均匀电场的场强低很多、当棒电极的极性不同时电晕的起始电压值和击穿电压值是不同的。这一现象叫做极性效应。 棒电极为为正时电晕的起始电压较高，而击穿电压较低。当棒电极为负时，电晕的起始电压较低而击穿电压较高，因此负棒正板的击穿电压要比正棒负板为高。而两极皆为棒形电极时

13、，其击穿电压介乎上面两种之间。当棒一板电极加上交流电后它的击穿场强约为5kV/cm，与均匀电场相比，击穿电压只有它的16。在常规的变电站中，以空气作为主要绝缘介质，电器设备的电极相当于棒电极，而大地则为板电极，这一电场则为不均匀电场。 3稍不均匀电场气体的击穿特性 对直径相同的球一球间隙、同轴圆柱间隙，当其间隙距离不大时，就是典型的稍不均匀电场，在这种电场中虽不是处处相等，但也相差无几，故称之为稍不均匀电场。GIS设备就利用这一电场结构，它的外壳和母线形成了对向轴的圆柱型电极，构成稍不均匀电场、在稍不均匀电场中，气体击穿前，也将在电场强度最大的电极上先产生电晕，但它不能形成稳定的电晕放电因为电

14、场强度随距离的增加降低不多。故一旦发生电晕放电，很快会导致间隙击穿，电晕的起始电压就是击穿电压。稍不均匀电场也有极性效应，但负极的起晕电压比正极的高，也就是负极的击穿电压比正极的高，恰好与不均匀电场相反。 稍不均匀电场的击穿场强介于均匀电场和不均匀电场之间，其值与电场的均匀程度有很大关系电场越均匀其电场强度越高，击穿电压越高。在安装GIS设备时不要破坏电场的均匀性，例如所有的均压罩都应装好，位置正确。均压罩稍有歪斜就影响电场的均匀性，击穿电压会降低许多。 二、SF6气体的击穿特性 SF6气体的击穿过程与空气相似，也可用空气的放电理论加以分析，所不同的是SF6气体是卤族入素有较强的负电性，易于吸

15、收自由电子形成负离子，向时放出能量，SF6气体具有很强的负电性。 由于离子在SF6气体中的平均自由行程比电子短。因而获得的能量也小。另方面它91分广碰撞时，又容易将原来积累起来的能量损失掉。因此离子要积累足够能量的可能性也很小，故此离子的游离能力远不如电子。当中性原子吸收电子后，而变为负离子时，游离能力大为减小。因此在气体放电中，负离子起着阻碍放电形成的作用。第八节 各种因素对SF6气体击穿电压的影响一、电场均匀性对SF6气体击穿电压的影响SF6气体绝缘的一个重要特点是电场的均匀性，对SF6气体击穿电压的影响比空气大很多。也就是说：在不均匀电场下SF6气体的击穿电压，比在均匀的电场下SF6气体

16、的击穿电压所降低的幅度要大得多，其理由如下。 (1)SF6气体随电场强度的增强，其电子数日增加的速度远比空气大。2极性对SP6气体击穿电压的影响 极性对SF6气体击穿电压的影响和空气类似也和电场的均匀程度有关。在均匀电场中，由于电极间的电场处处相等，所以没有极性效应。在极不均匀的电场中、由于棒极电晕放电的影响，SF6气体中的电场没有空气均匀，因此正极性的击穿电压比负极性的低。稍不均匀电场其极性恰好相反，负极性的击穿电压比正极的低 3SF6气体的自屏蔽效应 在极不均匀电场下，当棒电极发生电晕放电后，放电所产生的空间电荷，因热运动而向周围扩大，从而形成较为均匀的电晕层，它改善了棒极周围的电场分布，

17、好象扩大了棒极的半径一样，这一作用叫做电极的自屏蔽效应。 由于SF6气体的分子直径大，分子量大，与空气相比，它的空间电荷热运动速度低，使棒极周围的空间电荷密集，而不易向外扩散因此SF6气体的自屏蔽效应不如空气好。从而使得SF6气体的击穿电压和起晕电压比较接近。不象空气那样，击穿电压和起晕电压相差较大。 二、间隙对SF6气体击穿电压的影响 1SF6气体击穿电压与电极间隙的关系 在均匀电场中，空气和SF6气体的击穿电压都随间隙的增大而升高。不过SP6气体的击穿电压比空气要大3倍。 2在稍不均匀的电场中SF6气体的击穿电压和间隙的关系在稍不均匀的电场中，SF6气体的击穿电压和电极间的间隙呈明显的饱和

18、现象。正极的击穿电压高于负极的，而气压也和击穿电压成正比。3在极不均匀电场中SF6气体的击穿电压和间隙的关系 在极不均匀电场中，SF6的击穿电压随间隙的距离变化而出现饱和现象，其数值和空气接近。三、SF6气体的压力对击穿电压的影响 提高SF6气体的压力，可以提高电场的强度。这是因为气体的压力增高以后，减少了电子的平均自由行程，使电子在二次碰撞之间所积累的动能减少，从而减少游离。因此气体的压力增加，间隙中的击穿电压也随之增高，但压力增高到定程度击穿电压出现了饱和现象。 四、GIS设备结构与电场的关系 GIS设备绝缘介质是SF6气体，从上面各节知道G1S设备绝缘的击穿电压是与电场的均匀程度、极性、

19、间隙距离、气体的压力诸因素有关的。而常规的高压电器的主要绝缘介质是空气，电场结构为不均匀电场，为了提高绝缘介质的击穿电压，可以用加大间隙距离的方法来解决。但是对于以SF6气体绝缘的电器设备就不能用单纯加大间隙间的距离这个方法来解决。在加大电极间距离的同时，要尽量使其电场均匀。因此在设计GIS设备的绝缘时，带电体与外壳之间使用同轴圆柱体的结构，即稍不均匀电场结构。为了达到电场尽量均匀和击穿电压最高这一目的，可选择外壳直径与带电体直径之比f2718倍的设计。GIS设备的所有转角之处，都要呈圆弧型，不能起棱角。电极周围要用均压罩屏蔽。安装时不要有划痕和凸凹不平之处存在。采取这些措施的所有目的，就是为

20、了保证GIS设备的电场保持均匀。五、SF6气体的绝缘冲击特性 电气设备除了受到工频电压作用之外，还要受到雷电造成的过电压作用这是一个幅值高、时间短的冲击电压。国家标准GB3ll一83规定了雷电冲击电压的标准波形，如图1-25所示。1放电时延 气体间隙发生击穿，不仅需要有足够的电压，而且需要定的时间，叫做放电时延。它对于直流电压和工频电压的击穿影响是不大的。但对于雷电冲击击穿电压就有影响了。击穿电压值和其作用的时间有关，雷电波的放电时间组成部分，图中ts叫统计时延，tf叫放电形成时延。它们与放电时延的关系为 t1=ts+tf 式中ts是指：当间隙从静态击穿电压U0时刻起，到间隙出现一个电子，能引

21、起气体游离的这段时间。这个电子叫有效电子，从出现有效电子引起强烈游离过程，到间隙完全击穿，所需要的时间叫放电形成时延tf。在均匀电场中，放电形成时延很小，实际上统计时延占了大部分时间。统计时延随着外加电压的增加而减少。这是因为间隙中有效电子不断增加的缘故。在极不均匀电场中，放电时延主要决定于放电形成时延。 在稍不均匀电场中，由于间隙中电场到处都很强，在放电时延中主要是统计时延。由于SF6气体有强烈的吸收负电子的能力，从而减少了有效电子，增长了统计时间。所以SF6气体总的放电时延和同一电场结构的空气相比要大。 2伏秒特性 工程上用间隙出现最大值电压和放电时间的关系，来表尔间隙的击穿特性，称之为伏

22、秒特性。 3冲击系数 在工程上，用伏秒特性来说明某一间隙的冲击击穿特性不方便，所以用50的冲击击穿电压来表示绝缘的耐受能力，这个击穿电压之下，该间隙发生击穿的可能性有50%。50雷电冲击击穿电压与持续作用下的击穿电压之比。叫这一间隙的冲击系数，可用下式表示 式中 一间隙的冲击系数； U50%50的冲击电压(kV)； U0一持续作用的电压(kv)。4操作冲击特性 电气设备在运行中，因断路器的开断、合闸或发生事故而受到操作过电压。操作过电压的标准波形是波Tf250±20波长Tt2500±60降，幅值允许偏差为±3。归纳上面所述，与常规变电所的空气绝缘相比，GIS设备的

23、冲击击穿特性是：放电时延长、冲击系数大、击穿电压随冲击波波头时间的增加而减少、负极性击穿电压比正极性低。 因此GIS设备的绝缘水平主要决定于雷电冲击电压水平，特别是负极性的雷电冲击水平。操作过电压略比工频过电压高。所以，要想降低GIS设备的绝缘水平，首先要降低雷电过电压的水平和操作过电压的绝缘水平。六、电极表面状态对SF6气体击穿电压的影响 1电极表面的净化处理 在均匀电场和稍不均匀的电场下，空气的击穿电压与电极表面的状态和材料关系不大。但在高气压下，电极表面状态就与击穿电压有很大关系。实践证明：电极表面粗糙，有杂质、尘埃等，都将使击穿电压降低。2电极表面的粗糙度影响粗糙度大引起击穿电压下降，

24、用粗糙系数表示。 3面积效应 电极的面积越大，出现降低击穿电压的概率就越多，故其击穿电压会降低，这一现象叫做电极的面积效应。4电极材料5导电粒子的影响 在GIS设备里，导电粒子存在，会明显的降低击穿电压。这是因为电极的表面有导电粒子，相当于电极表面增大粗糙度，而使击穿电压降低。6净化效应 在新的GIS设备里电极的表面会有一些加工余屑如毛刺、尘埃或其他杂物存在。这些金属杂物，在加电压之后，间隙发生击穿将这些杂物烧掉，从而提高电极的击穿电压。这一现象叫电极间的净化效应第九节 SF6气体中沿固体介质表面的放电一、影响绝缘表面闪络电压的因素影响GIS设备绝缘子的闪络电压有下面几个原因。 1绝缘物的电场

25、分布2套管的电场分布 电晕放电 刷状放电 滑闪放电 闪络图140二、绝缘子表面状况三、SF6气体中含有水分对绝缘子的影响第十节 SF6气体的灭弧性能SF6气体的优良灭弧性能1有优良的热特性SF6气体电弧在弧芯区，温度高、具有高电导率和低的导热率，低温区也有很高的导热率。因此电弧的温度很快降低，导致电弧的电压低，功率小亦即灭弧的能量小。由于SF6气体中电弧的电压梯度比空气小两倍，所以SF6气体中电弧的输入功率少、，在与空气同样的散热条件下，在SP6气体中的电弧容易熄火，绝缘恢复得快，且不易重燃。 2SF6气体的绝缘性能恢复快 SF6气体的电弧柱，能在电流接近于零点时，还能维持高温结构使得弧柱能保

26、持其截面小的状态，电弧的能量就小。电流过零时电弧不会造成电流折断，在开断感性小电流时，不会产生高的截流过电压，使得电流过零后，介质绝缘强度恢复快。 3有负电性 SF6气体具有负电性，故此负离子SF6的运动速度比自由电子低很多，当发生离子碰撞时，与正离子复合成为中性分子的概率高于自由电子，为此可以降低电弧的导电率，使得SF6气体的灭弧性能比空气好。 4SF6气体的电弧时间常数小 GIS设备的优良开断性能，与SF6气体电弧的时间常数小是分不开的。试验表明，SF6电弧的时间常数只是空气的百分之一，则其灭弧能力则为空气的100倍。以上是小电流断开的结果。在开断大电流的试验中，SF6气体的开断能力大约为

27、空气的23倍。在开断相同的电流时，SF6气体吹弧所需要的压力只有空气的1/2一13。电流过零后，介质恢复过程的时间常数，在热恢复阶段，SP6气体比空气快一倍。 5SF6气体有优良的绝缘性能 在稍不均匀的电场下，SF6气体的绝缘性能比空气强三倍。第二章 SF6全封闭组合电器的设计SF6全封闭组合电器又称为Gas Insulator Switchgear，即GIS 它是由断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管等七种电器元件组合而成。GIS设备的电场结构是用同轴圆柱体间隙，故为稍不均匀电场。 GIS设备的所有带电部分都被金属外壳所包围，它是用铝合金、不锈钢、无磁铸钢的材料做成。

28、外壳用铜母线接地，内部充有一定压力的SF6气体，母线多由铝合金管制成，母线两端插入到触头座里。母线可以做成三相共筒的，也可以做成单相的。前者多半用于110kV以下的GIS设备，后者多用于220kV以上的GIS设备。母线的表面要求光洁度高没有毛刺和凸凹不平之处，它由环氧树脂浇铸的盆形绝缘子或母线绝缘子支撑着。为隔离开关，切断主电路之用。为带有手动或电动操作机构的接地隔离开关，可装于断口的一侧或两侧。为快速接地隔离开关，它具有闭合短路电流的能力。当母线筒里的导体对外壳短路时，要迅速将此短路引起的电弧熄灭掉，否则将引起GIS外壳发生爆炸，为此，可用快速接地隔离开关迅速直接接地，使得断路器的保护装置迅

29、速动作，切断故障电流使其电弧熄火。为断路器，断路器在开断时产生电弧，断路器内的SF6气体能很快的熄弧。与此同时也分解一些低氟化物，对人体健康有害，但它为断路器里的吸附剂所吸收。吸附剂放在断路器的过滤器里。为测量主回路电流的电流互感器，铁芯做成环型，二次绕组绕在环型铁芯上。用环氧树脂浇铸在起作为GIS设备外壳的一部分，其次绕组就是母线管。仍为隔离开关。为测量主电路电压值的电压互感器。SF6/空气的绝缘瓷套管瓷套管里充以SF6气体，内部用盆形绝缘子分隔成两部分与导体相连的是高压SF6气体，另一侧则是低压SF6气体。为环氧树脂盆型绝缘子。它有两个作用，一个是支持导电元件，另一个则是将GIS设备内部分

30、隔成若干个气室，互不相通。万一发生故障可以抽出故障气室里的SF6气体，解体维修，而不影响其他气室的正常运行。因此盆型绝缘子可以做成全密封式和有孔洞的两种，后者只能支持导电体而不能隔开SP6气体。此外，在GIS设备的每个气室里，都装有测量压力的压力表，测量气室是否漏气的密度计，防止气体压力过高的防爆膜、以及进行充气和排气的气嘴。GIS设备可以安装在钢支架上面，也可以直接装在地面。在GIS设备的附近装有控制柜，可以就地操作，也可以在控制室里操作。第二节 GIS优越性与常规设备的经济比较一、GIS设备的优越性 1占地面积少 2GIS设备不受环境影响3. 运行安全可靠、维护工作量少、检修周期长4施工工

31、期短5GIS设备没有无线电干扰和噪音干扰第三节 GIS设备的主接线一、主接线的设计原则 1主接线的可靠性 可靠供电是电力生产的首要任务。主接线首先要做到运行可靠。出于电能不可能蓄存，发、供、用是在一起完成的，任何一个环节故障都将造成停电。 2主接线的灵活性 主接线要有高度的灵活性，它要满足下列要求。 (1)调度灵活性。当电力系统进行调度时，任何一个发电厂和变电站的主接线都能做到随时投人或切除，不致影响整个系统的安全，并满足在检修时的运行方式和特殊的运行方式。 (2)检修时的灵活性。当发电厂和变电站进行检修时，其主接线应该满足可以灵活地操作断路器、隔离开关、母线和继电保护装置，而不致影响用户供电

32、。 (3)扩建的灵活性。当发电厂和变电站进行扩建工程时，主接线应可以很方便的接入电力系统，不致要很长的停电时间和花较大的投资。3主接线的经济性主接线应当满足投资省，占地面积小，电能损失少等条件。在工程实践中按下列各条具体内容执行。 (1)任何一台断路器检修时，不得影响用户的供电。 (2)任何一台断路器检修和另一台断路器故障，重合闸拒动时，不宜切除两回以上的超高压线路。 (3)一段母线故障，宜将故障范围限制在全部母线的14内。当分段断路器或母联断路器故障时，其故障范围宜限制在全部母线的1/2内。 二、主接线的类型1桥型接线 当有两条线路，两台主变压器时，在其中间加一个连接桥，则成为桥式接线。这类

33、接线所用的设备最省，整个接线只有三台断路器，但其灵活件和可靠性差。 2单母线分段的主接线 在母线中间用一台断路器将母线分为两段，这种接线叫单母线分段。一段母线故障时，切断中间的母联断路器，仍有一段母线正常运行。3双母线分段的主接线 为了避免单母线分段时，在母线或母线隔离开关故障或检修时，所有馈线都要停电，而发展成为双母线。这种接线是通过一台断路器和两台隔离开关分别连接在两条母线上。该接线在运行时，经常用两条母线同时运行。当母线或母联断路器等有故障时，一条母线运行，一条母线检修，供电量并不减少。41 1/2断路器的主接线 1 1/2断路器的主接线用于大容量、高电压的系统中。5多角型接线 我国于6

34、0年代起，在水电厂的110220kv升压站中使用多角型接线可以看到，各断路器互相连接而成闭合环路，每一个回路都经过两个断路器连接，在多角数不太多的情况下，具有较高的可靠性和灵活性。所需要的断路器、隔离开关都较少，故造价便宜。多角型接线有下列优点。 (1)设备少，投资省； (2)运行的可靠性高，灵活性较好，任何一台断路器检修时，不需停电，没有汇流母线；在任何一段线路上有故障，只切除这一段及相连接的元件，故障不会扩大对系统影响小； （3）占地面积少。三、设计GIS主接线时应注意的问题 因此设计者在选用GIS设备时，其主接线要考虑周到要了解GIS设备的结构，盆型绝缘子的布置是否合理。在检修元件时是否

35、扩大故障，其范围有多大?GIS设备与常规设备不同，除了考虑一次接线的电气性能外，还要考虑SF6气体的气路是否与一次接线的电路相配合。因为GIS设备气室内没有SF6气体是不能受电的。否则就会出现本节所述扩大故障的可能性。第五节 GIS的伸缩节头和气室及其测量仪表的配置原则 一、伸缩节的配置原则 GIs设备是由断路器、隔离开关、互感器和母线互相连接起来的。这些元件的材料不同，膨胀系数不一样，当温度变化时若各个元件不能自由伸长和缩短，由于温度应力的原因势必损坏元件。为此在GIS设备的母线管要配置伸缩节头，其配量原则如下： (1)土建结构有伸缩缝的地方； (2)会产生震动的地方，如GIS设备与主变压器

36、相连接的地方； (3)母线过长的地方。 此外，伸缩节头还能补偿GIS设备加工而造成的误差，因为GIS设备的各个元件那是刚性结构，加工时有一些误差的、就安装不上。 仲缩节一般是用厚度为1mm以下的铝合金薄板做成的，若干片铝带组合在起成为一个伸缩节头；当温度变化时，节头可以伸长和缩短，弥补了因温度的变化而产生的温度应力而破坏元件。二、GIS设备与外部的连接1GIS与架空线的连接GIS设备用SF6空气瓷套管与外部相连接，瓷套管的结构如图2-23所示 在变电所每一回馈线的出口，除了有SF6空气瓷套管之外还有避雷器、电抗器耦合式电容器等高压设备。这些设备都是以空气作为绝缘介质，处于不均匀电场下的常规设备

37、。它们与SF6/空气瓷套管的绝缘距离按常规设备考虑 2GIS设备与高压电缆连接 GIS设备用电缆终端与高压电缆相连接图224为GIS母线与高压电缆终端头相连接的示意图3GIS设备与变压器的连接 GIS设备与主变压器之间的连接用SF6/油套管相连接，如图225所示。三、GIS设备气室的布置原则GIS设备气室的分布如图226所示。 GIS设备应根据各个元件不同的作用，分成若干个气室，其原则如下。 (1)因SF6气体的压力不同，要分成若产个气室。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，而如隔离开关切断的仅是电容电流，所以母线管里的压力要低点。例如断路器的SF6气体压力为70

38、0kPa，而母线管里的SF6气体压力只要540kPa。故此不同的设备所需的SF6气体压力不同，要分成若干个气室。 (2)因绝缘介质不同要分成若干个气室。如GIS设备必须与架空线、电缆、主变压器相连接，而不同的元件所用的绝缘介质小同，例如电缆终端的电缆头要用电缆油，与GIS母线连接的要用SF6气体，故此要把电缆油和SF6气体分隔开来，所以要分成多个气室，变压器套管也是如此。 (3)GIS设备检修时，要分成若干个气室。由于所有的元件都要与母线连接起来母线管里充以SF6气体。但当某元件发生故障时，要将该元件的SF6气体抽出来才能进行检修。若母线管里不分成若干个气室，一旦某一元件故障，连接在母线管里的

39、所有元件都要停电，扩大了故障范围。因此必须将母线管中不同性能的元件分成若干个气室当某一元件故障时，只停下故障元件，并将其气室的SF6气体抽出来。非故障元件仍能正常运行。 四、GIS设备气室的测量仪表配置 监视SF6气体是否泄漏，一些厂家用压力表,另一些厂家则用密度计。因为压力表受到环境温度影响，而密度计装有温度补偿装置，一般不受环境的影响。当SF6气体压力增高，超出正常压力，要配置防爆装置，当SF6气体压力过高，防爆膜被冲破，使气室里压力下降。第六节 GIS设备的外壳保护 一、GIS设备故障时气室的压力和外壳烧穿时间的计算 GIS设备的外壳用铝台金或钢材制成。当母线管或元件内部故降时，电弧使S

40、F6气体的压力升高，若没有防爆装置，则可造成外壳爆炸。当内部发生故障而不能及时切断故障点，电弧能将外壳烧穿。为了不致使故障扩大，在变电站的进线线路上安装快速接地隔离开关。使开关直接接地，通过保护装置切断电源。 2电弧烧穿外壳的时间 GIS设备外壳被电弧烧穿的时间与外壳的材料、厚度和故障电流的大小有关。般都是从做烧穿试验的方法得到的。其结果为：烧穿时间与故障电流成反比，而与外壳的厚度成正比。二、外壳保护方法的选择 G1S设备外壳的保护有两种方法，一种用防爆装置，另一种用快速接地隔离开关。(1) 电弧电压对气室压力升高有很大的影响。(2) 防爆膜的破坏值是正常压力的四倍，在小气室可以达到这个压力，

41、而大气室达不到。所以一般小气室用防暴装置，而大气室用快速接地隔离开关第七节 GIS外壳感应电压计算及其接地方式 一、概述 GIS设备的母线和外壳是一对同轴的两个电圾，构成稍不均匀电场。当电流通过母线时在外壳感应电压，使外壳产生涡流而发热，使GIS没备容量减少。当运行人员接触时会触电危及人身安全。为了使GIS设备不降低输送容量，又不危及人身安全，因此要使GIS没备外壳的感应电压在安全规定的范围之内，外壳也不发热。另外，GIS设备的支架、管道电缆外皮与外壳连接之后，也有感应电压，也有环流产生。由于外壳与上述零件接触不良的地方，还会产生火花，使管道、电缆外皮产生腐浊。 为了解决上述问题。目前用两种方

42、法解决。一种在GIS设备外壳用全链多点接地方法，它的优点是GIS外壳的感应电压为零但会引起环流金属外壳仍然发热，输送容量还要下降；第二种力法是将GIS外壳分段绝缘每一段只有一个接地点，这样GIS外壳不产生环流，但有感应电压、两者比较我们不希望有环流、外壳的感应电压在安全范围之内。所以选用第二种方法。 当运行人员接触到分段绝缘的GIS外壳之后，有电流通过人体。但对人体的伤害程度取决于通过人体电流的大小，也取决于人体电阻的大小，人体的电阻主要是皮肤的电阻，其他组织的电阻很小，故此，皮肢在不同状态之下的电阻就代表了人体的电阻。 人体电阻在干燥时比较大，潮湿或浸入水中时比较小，所以在潮湿或浸入水中时更

43、容易触电 1GIS外壳的允许感应电压 按照电力安全规程，通过人体的电流不能超过1mA已知人体的电阻后，外壳允许的感应电压就可以算出来。由于GIS的相间距离较近，因此工作人员接触GIS的外壳有两种情况，一种是人只接触一相外壳，另一种则是两只手分别接触GIS两相外壳，它们所承受的感应电压是不相同的。结论： 1)在人体电阻相同的情况下，两手同时接触母线管的感应电压。要比单手接触母线管的感应电压要高； 2)人上述情况下，中间相外壳的感应电压最低，而距离为Rh时的外壳感应电压最高； 3)故障时外部单相接地比内部单相接地的外壳感应电压要高： 4)感应电压高的母线管，分段绝缘距离短，反之则长； 5)当单手接触母线管时，与工作人员所站地方的土壤电阻率有关，土壤电阻率低的地方，母线管的分段绝缘长度要短，反之则长； 6)母线管发生外部故障时，其分段绝缘长度要短；母线管发生内部故障时，其分段绝缘长度要长。 三、GIS外壳与管路、电线外皮的接地 GIS设备的母线布置方式有两种。一种是三相母线安装在一个母线管里面，这种母线布置方式叫三相共筒式的布置。另一种则是一个母线管里安装一相母线，这种母线布置方式叫离相式母线