GIS气体绝缘金属封闭开关设备课件

1、GIS气体绝缘金属封闭开关设备南海深水天然气作业区高栏终端2013年3月第1页，共38页。目录GIS的概述GIS的优缺点SF6的概述高栏终端145SP-1型GIS安装GIS的注意事项与您分享第2页，共38页。GIS的概述第一节第3页，共38页。GIS的概述什么是GIS？ GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，GIS全称“气体绝缘金属封装开关设备（Gas Insulated metal and enclosed Switchgear）”，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

2、。就是我们经常可以看到的开关站，也叫高压配电装置。高压配电装置 高压配电装置的型式有三种：第一种是空气绝缘的常规配电装置，简称AIS。其母线裸露直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式。葛洲坝电厂采用的即是这种型式。 第二种是混合式配电装置，简称HGIS。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置。 第三种是六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置。简称GIS。第4页，共38页。三种高压配电装置：AIS第5页，共38页。三种高压配电装置：H-GIS第6页，共38页。三种高压配电装置：GIS第7页，共38页。GIS的优缺点第二节第8页，共38页。GIS的优缺点GIS的优点 GIS设备自20世纪60年代

3、实用化以来，已广泛运行于世界各地。GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年等特点。GIS的缺点 虽然GIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20%40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修

4、时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。第9页，共38页。SF6的概述第三节第10页，共38页。SF6的概述SF6的历史 SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家于1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划。1947年提供商用。当前SF6气体主要用于电力工业中。SF6的化学性质 SF6的化学性质稳定。微溶于水、醇及醚，可溶于氢氧化钾。不与氢氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。300以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。500以下对石英不起作用。250时与金属钠反应，-64时在液氨中反应。与硫化氢混合加热则分解。200时，在特定的金属如钢及硅钢存在下，能

5、促使其缓慢分解。第11页，共38页。SF6的应用 六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘介质材料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能被广泛应用。如：断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。电子级高纯六氟化硫是一中理想的电子蚀刻剂，被大量应用于微电子技术领域。冷冻工业作为致冷剂，致冷范围可在-450之间。电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性能，用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。采矿工业用作反吸附剂，用于矿井煤尘中置

6、换氧。高纯SF6还因其化学惰性、无毒、不燃及无腐蚀性，还被广泛应用于金属冶炼（如镁合金熔化炉保护气体）、航空航天、医疗（X光机、激光机）、气象（示踪分析）、化工（高级汽车轮胎、新型灭火器）等。随着当今科技的发展，SF6涉及的领域不断扩展，被越来越多的基础领域和科技领域广泛应用。第12页，共38页。SF6的有毒吗 当吸入六氟化硫时，六氟化硫会充满声带的周围。当我们发声，声带震动的时候，被带动震动的不是平常我们说话时的空气而是六氟化硫。因为六氟化硫的分子量比空气的平均分子量大，震动的频率较空气低，所以就会出现比平时低沉浑厚的声音。不同密度的气体会产生不同的变声效果！高纯度六氟化硫,无毒性、性状稳定

7、。SF6真的“无毒”吗 六氟化硫是一种窒息剂，在高浓度下会呼吸困难、喘息、皮肤和黏膜变蓝、全身痉挛。 吸入80%六氟化硫+20%的氧气的混合气体几分钟后，人体会出现四肢麻木，甚至窒息死亡 。我国规定，操作间空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于6g/m3或空气中氧含量应大于18%；短期接触，空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于7.5g/m3。六氟化硫在药理上是惰性气体，低毒但对人体有窒息作用。 国际上对SF6纯品本身是低毒还是无毒，还有不同看法。第13页，共38页。为什么我们常说SF6“有毒” 纯度问题：一般生产SF6气体过程中，会伴有微量 SF2对皮肤粘膜有刺激，可引起肺水肿、肺炎 S2F2刺激性

8、气味、类光气剧毒作用、呼吸系统被破坏 SF4对肺部有危害 S2F10破坏呼吸系统、白鼠在极其微量的情况下存活8小时 副产物问题：一旦六氟化硫气体遇到高热、高温（如：电弧），会产生出氧化硫和氟化氢气体 氧化硫是一种硫酸酐，易被人体湿润的粘膜表面吸收生成硫酸和亚硫酸，对眼和呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。 氟化氢，在人的皮肤表面形成氢氟酸，它能穿透皮肤表面向深层渗透，形成溃疡和坏死，且不宜治愈。若骨骼损害引起氟骨病，将无法复原。第14页，共38页。高栏终端145SP-1型GIS第四节第15页，共38页。高栏终端145SP-1型GIS产品概述 145SP-1系列GIS是 的主导产品之一，该产品在荷兰KE

9、MA试验站按照IEC标准完成所规定的型式试验，并在我国高压电器检验中心（西安高压电器研究所）通过全部型式试验。产品设计、制造、管理和检验技术全部从现代重工引进。该产品的主要特点： 1.共箱式结构，高度集成，占地面积小； 2.采用压气+自能式灭弧室，开断能力高，操作功小； 3.集成结构灵活，不仅能满足各种连接方式，而且能满足各种布置方式； 4.包装和运输以间隔为单元，安装调试周期短； 5.客体材料为钢或合金材料，选择的自由度大，使用于各种严酷环境。第16页，共38页。断路器 145SP-K1 与传统的压气式灭弧室不同，145SP-K1采用的灭弧室在压气室7的前部增加了一个膨胀室6，用来吸收电弧产

10、生的能量。压气室和膨胀室之间通过逆止阀8连通，压气室通过逆止阀9和外界SF6气体连接。 1-弹簧机构 2-支持件 3-连动杆 4-支持绝缘件 5-导体 6-灭弧室 7-盆式绝缘子 8-吸附剂 9-壳体第17页，共38页。断路器灭弧原理(大电流灭弧）A合闸位置 B分闸中弧触头未脱离喉部膨胀室加热膨胀C分闸中弧触头脱离喉部灭弧 D分闸位置 第18页，共38页。断路器灭弧原理（小电流灭弧）A合闸位置 B分闸中弧触头未脱离喉部C分闸中弧触头脱离喉部灭弧 D分闸位置第19页，共38页。三工位开关 145SP-3PS1 145SP-3PS1型三位工作开关，是吧隔离开关和接地开关两个GIS的功能元件组合在一

11、起形成一个新的GIS功能元件，有效的简化了产品结构，三工位开关配用一个操作机构为电动机构；实现了组合在一起的隔离和接地开关的机械连锁和产品的机械可靠性。并使布局变得紧凑。 DS：隔离开关 ES：接地开关DSES第20页，共38页。电流互感器CT 电流互感器是变电站的测量和保护系统的信号来源之一。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。第21页，共38页。电压互感器PT 电压互感器是GIS的一种元件，主要用于电力系统的计量、电压的测量和电压的保护。一般安装在母线上或进线部位。 主要作用：将高电压转换成低电压（一般为110V）对GIS进行测量和保护。 高栏终端GIS电

12、压互感器是三相共箱式结构：三个单独的互感器装在同一壳体里。第22页，共38页。母线BUS SF6气体绝缘母线用于GIS内部间隔之间和各种元件的连接，母线可通过连续额定电流及耐受动、热稳定电流。第23页，共38页。终端元件C/H FS6/空气套管：用于GIS与架空线的连接； FS6/油套管：用于GIS与变压器直连； 电缆终端：用于GIS与电缆的连接。第24页，共38页。避雷器LA 145kV罐式氧化锌避雷器（以下简称避雷器）作为GIS的一个元件，用于保护 145kV电力系统免受大气过电压和操作过电压损坏。第25页，共38页。现场控制柜LCP 现场控制柜（LCP）是对GIS进行现场监视与控制的集中

13、控制屏。也是GIS间隔内、外各元件，以及GIS与主控室之间电气联络的中继枢纽。所以，维护好LCP的完好，对保证电站正常运行起着非常重要的作用。现场控制柜每个间隔一个。第26页，共38页。安装GIS的注意事项第五节第27页，共38页。安装GIS注意事项安装现场要求 灰尘量（0.5m大小）-1,000,000级以下 相对湿度 -80%以下防尘连接方法 打开包装盖板后即用透明树脂或聚乙烯薄膜对对接接口进行包盖，对接时应先将对接的两个接口用透明树脂连接在一起。第28页，共38页。开箱时间 当作好主电路准备在GIS母线连接地点作好防尘措施，即可拆除运输单元上包装箱。拆箱应有计划进行，拆箱应远离GIS安装

14、现场。焊接 焊接必须在总装完成后进行。 焊接过程中对应GIS外表面进行保护。 清理主线路 擦去与绝缘子接触头表面的导电脂（B8），同时在上面重新涂上一层薄导电脂层，以防止直接和绝缘子接触。用清洗剂浸泡的棉布清洗导体表面，勿将导体触头的接触面上的接触油脂擦去。 第29页，共38页。涂抹导电脂（B8） 在主电路安装前，将导电脂（B8)涂抹到主电路连接部位的触头和Z型触脂上，要均匀的、薄薄的涂一层。吸附剂装置 吸附剂开封后20分钟内组装完成，开始抽真空。 密封面上涂上防锈化合物。第30页，共38页。填充SF6气体 设备现场抽真空至133.33Pa后仍须持续抽真空1个小时以上。注入气体前检测气瓶内水分

15、。并证实密封在GIS里的SF6气体无泄漏。微含水量要求 电弧部位（断路器） 交接值：150pm 运行许可值：300pm 其他部位 交接值：250pm 运行许可值：500pm第31页，共38页。与您分享第六节第32页，共38页。与您分享GIS母线导体材质 母线导体材质为铜、铝、铝合金。GIS的气室材料一般为钢材、铝材和不锈钢，气室属于压力容器 试验压力=两倍的使用压力 破裂压力=六倍的使用压力擦拭金属元件的防尘纸绝对不允许擦拭绝缘件X第33页，共38页。气体密度高，在大气中会下沉。 气体全回收后，直接进入壳体时有危险，必须需要排气！GIS主要故障原因序号分类原因相关部门部品防尘总组装安装1绝缘不

16、良（短路/地路）绝缘子没充气/污染 金属异物质 清洁2过热接触 部品3放电/异声金属异物质 接地4漏气固定清洁 加工变形5动作不良机械组装/调整 元器件 第34页，共38页。维修与预防 GIS设备的内部闪络故障通常发生在安装或大修后投入运行的一年内，根据统计资料，第一年设备运行的故障率为053次/间隔，第二年则下降到0.06次/间隔，以后趋于平稳。根据运行经验，隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高，分别为30%及26.6%；母线故障率为15%；电压互感器故障率为11.66%；断路器故障率为10%；其他元件故障率为6.74%。因此在运行的第一年里，运行人员要加强日常的巡视检查工作，特别是对隔离开关的巡视，在巡查中主要留意SF6气体压力的变化，是否有异常的声音（音质特性的变化 、持续时间的差异）、发热和异常气味、生锈等现象。如果GIS有异常情况，必须及时对有怀疑的设备进行检测。第35页，共38页。日常巡检 日常巡检应该每天或隔几天进行； 日常巡检的主要项目是观察设备的外观有无变化（GI