GIS基础知识简介课件

1、1气体绝缘金属封闭开关设备 GIS简 介第1页，共74页。2一.概述 气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS),自开发以来,经历了四十多年历史.由于它将断路器、隔离开关、接地开关母线、互感器、避雷器、套管、电缆终端、油气套管等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、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。因此倍受用户欢迎，发展非常迅速，现已被广泛的运用于各类变电站。第2页，共74页。3二、GIS的构成G I S间隔元件及系统辅助设备备件/工具等间隔元件及系统间隔元件及系统第3页，共74页。4二、GIS的构成组成元件CB断路器 DS隔离开关 ES

2、/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 Bsg CSE电缆终端 第4页，共74页。5系统组成二、GIS的构成(续)总装内导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 第5页，共74页。6二、GIS的构成(续)D 由用户选择的 辅助设备 充放气装置 SF6检漏仪 SF6水份仪 其它装置设备C 其它 运输品 试验品 备品备件 专用工具 铭牌第6页，共74页。7三、GIS的分类按电压:72.5kV GIS 126kV GIS 145k

3、V GIS 252kV GIS 275kV GIS 363kV GIS 550kV GIS按结构:全三相共箱型主母线三相共箱;其余分箱型全三相分箱型第7页，共74页。8四.GIS的一次主接线及总体布置第8页，共74页。9GIS的一次主接线 GIS可满主各种主接线的要求，主要一次主接线类型:单母线接线形式双母线接线形式桥形接线形式一倍半接线形式三角形接线形式平行四边形接线形式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、一倍半等接线方式，其中双母接线为多。363/550kVGI

4、S主要布置形式有、双母、一倍半、三角形、平行四边形等接线方式。第9页，共74页。10 总体布置形式主要取决于现场安装条件和主接线的要求，同时也与进出线配置及元件结构等有关。 总体布置设计的任务是根据主接线要求在限定的安装场地和空间范围内使所有组成元件布置的合理、稳固、便于运行维护、经济美观。GIS总体布置第10页，共74页。11GIS总体布置126kV标准桥型布置形式126kV单母布置形式126kV双母线布置形式第11页，共74页。12252kV双母线布置形式550kV一倍半接线布置形式363kV双母线布置形式GIS总体布置第12页，共74页。13五、SF6气体系统 西开厂 GIS SF6气体

5、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。西开厂 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外部管路的泄漏环节，使GIS具有更低的SF6泄漏率。密封技术应用三菱公司技术，即O形圈+密封胶技术，可确保产品的气密性。第13页，共74页。14五、SF6气体系统SF6气体系统示例第14页，共74页。15SF6监测系统的优点SF6气体系统设计按照设备各元件的执行功能考虑事故、检修和扩建涉及的范围来设计气隔SF6气体系统分散监控、取消复杂的管路系统、减少漏气环

6、节采用DELO公司的自封接头，接口统一,充放气简单采用表计监控，安全可靠表计带温度补偿，观察方便SF6气体泄漏率低，年泄漏0.5%第15页，共74页。16SF6气体采用简单方便的密封密封原理密封面+O形圈+密封槽+密封胶密封技术第16页，共74页。17密封的优点 *涂密封胶达到辅助密封的效果 *防锈的作用 *防止O形圈材料老化 *有效阻止外界水分进入第17页，共74页。18六、压缩空气系统(气动操作)压缩空气系统是为西开厂 GIS断路器、隔离/接地开关（如选用气动机构）操作提供气源的装置。西开厂 GIS压缩空气系统可选用双回路供气，确保正常供气及检修之用。西开厂 GIS压缩空气集中供气系统可选

7、用由两台空气压缩机、两个主储气罐、控制屏和电气柜构成。第18页，共74页。19典型气动操作气源第19页，共74页。20六、压缩空气系统第20页，共74页。21七、基础 虽然西开厂 GIS的安装地点各不相同但其标准单元安装基础中的予埋件、接地棒予埋件以及地沟等的具体位置和每个位置基础之上之承重有相同之处。第21页，共74页。22控制系统直接反映元件的工作状态，电力系统运行状态和变电站的运行方式实现就地及远方操作与主控屏连接后，可实现自动跳闸和重合闸。控制部分实现GIS元件的闭锁和元件之间的联锁。八、电气控制系统第22页，共74页。23采用程序化控制，由计算机统一管理，实现电站无人化。元件之间、间

8、隔之间实现功能连锁，保证一次设备安全运行第23页，共74页。24ZF9-252 气体绝缘金属封闭开关设备的发展第24页，共74页。25二.252kV GIS新种类 252kV GIS用断路器目前可根据用户需要配用多种方式的操动机构，以满足不同用户的各种需求。配气动弹簧机构的断路器配液压弹簧机构的断路器新配弹簧机构的断路器新配气动弹簧机构的三相机械联动式（3P1T) 断路器新第25页，共74页。26三、布置方式 ZF9-252 GIS为主母线三相共用一个壳体，其余分相式布置结构和全三相分箱结构。 采用标准元件积木式布置，可满足各种主接线要求。 间隔中心距仅为3m，相间距0.8m。产品体积小，紧凑

9、，节省占地面积。 第26页，共74页。27 ZF9-252 GIS 用断路器可根据配置需要选用立式布置或卧式布置（以立式布置居多）。 ZF9-252 GIS所有操作机构布置在便于观察和维护的位置。三、布置方式(续)ZF9-252 GIS CB卧式布置ZF9-252 GIS CB立式布置母线共箱结构第27页，共74页。28母线分箱结构3/2接线，立式断路器第28页，共74页。29四、操作机构配置40；50；63kA可配置气动操作机构40；50kA可配置液压碟簧操作机构40；50kA也可配置弹簧操作机构液压机构气动机构弹簧机构第29页，共74页。30 ZF9-252 GIS经过十余年两百多个间隔的

10、设计生产积累了丰富的经验，目前ZF9-252 GIS的工程设计生产均结合各工程特点按已成熟的标准功能单元及间隔模块进行。真正达到了标准化、模块化设计生产。五、标准间隔模块介绍第30页，共74页。31252kV GIS电缆进出线间隔布置示例五、标准间隔模块介绍第31页，共74页。32252kV GIS进出线间隔布置示例五、标准间隔模块介绍第32页，共74页。33252kV GIS母联间隔布置示例五、标准间隔模块介绍第33页，共74页。34252kV GIS保护间隔布置示例五、标准间隔模块介绍第34页，共74页。35六、主要技术参数1。使用环境条件安装条件： 户内或户外海拔: 1000m; 200

11、0m; 3000m环境温度: -3540耐地震能力: 水平加速度0.3 垂直加速度0.15覆冰厚度: 20mm最大风压: 700pa(34m/s)污秽等级: 、级第35页，共74页。362.主要技术指标: 六氟化硫气体零表压下, 五分钟工频耐受电压20):160kV;在1.1倍最高电压下,晴天夜晚无可见电晕;无线电干扰水平:在1.1倍最高电压下2500V；六氟化硫气体年漏气率:断路器1%;六氟化硫气体水分含量:断路器150ppm(v); 其 他250ppm(v)机械寿命:不维修试验3000次;局部放电: 10pc (间隔)。第36页，共74页。37 标称电压 220kV 额定电压 252kV

12、额定频率 50Hz 额定电流 2000/2500/3150/4000A 额定短路开断电流 40；50；63kA 额定短时耐受电流 40；50；63kA 额定短路持续时间 3/3/1S 额定峰值耐受电流 100；125；157.5kV 3。额定参数：第37页，共74页。38额定雷电冲击耐受电压： 断路器 （对地/断口）： 1050/950+206kV 隔离开关（对地/断口）：1050/1050+295kV额定一分钟工频耐受电压： 断路器（对地/断口） ： 460/395+145kV 隔离开关（对地/断口）：460/430+110kV 4。额定绝缘水平第38页，共74页。39SF6气体额定压力：（

13、20） 断路器 ： 0.5MPa 其他气室： 0.4MPa操作机构的额定压力 1.5MPa辅助回路和控制回路的额定电压 DC110，220V AC220,380V辅助和控制回路设备1min工频耐受电压 2kV 5。其他参数第39页，共74页。406。断路器主要额定参数额定操作次序 0-0.3S-CO-180S-CO 0-0.3S-CO-60S-CO（气动机构）开断时间(ms) 60分闸时间(ms) 25合闸时间(ms) 100合分时间范围(ms) 40-50分闸不同期性(相间)(ms) 3合闸不同期性(相间)(ms) 4第40页，共74页。417。断路器短路开断参数额定短路开断电流(kA) 4

14、0/50/63首相开断系数 1.5额定出线端子故障的瞬态恢复电压特性 2kV/us额定热稳定电流(kA) 40/50/63持续时间(s) 4/4/1额定动稳定电流(kA) 100/125/157.5额定关合电流(kA) 100/125/157.5第41页，共74页。42七、基本元件介绍断路器 隔离开关 检修接地开关 故障关合接地开关 母线 电流互感器 电压互感器 避雷器终端元件就地控制柜第42页，共74页。43单断口断路器本体示意图1.罐式六氟化硫断路器 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，电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静触头、动

15、触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧梅花触头。 灭弧室内部结构图第43页，共74页。44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 第44页，共74页。45灭弧原理第45页，共74页。46喷口上游区结构独特，有效利用触头的堵塞效应 *拉法尔喷管的应用，提高缓冲气缸内的压力和开断后气体密度恢复特性 *小径缓冲气缸的应用，利用电弧的解析技术，实现缓冲气缸的最佳化（有效利用电弧能源）采用重量轻和高强度的绝缘拉杆高可靠性，功率大的操动机构的应用开断容性电流时不会产生重燃和冲击穿开断感性电流时不会产生

16、过高的过电压第46页，共74页。47断路器配CQ6气动机构原理图断路器配气动机构 分闸操作依靠储气罐中1.5MPa的压缩空气进行。分闸的同时给合闸弹簧储能，为合闸操作作准备。合闸操作时合闸弹簧被释放，使断路器合闸。第47页，共74页。48第48页，共74页。49气动/弹簧操动机构特点 CQ6第49页，共74页。50液压机构 (CYA3- ABB代号HMB-4)液压机构的优点模块设计 结构简单紧凑，零件量少，通用性强，性能可靠且便于检查液压集成回路 无外部油管，损耗小，传动效率高，泄漏量极低优质碟黄储能器 系统压力稳定，应力松弛小，寿命长，可靠性高第50页，共74页。51液压机构的优点优良的液压

17、缓冲系统和调速系统 操作平稳，无返跳，噪音低，易与不同的断路器匹配液压系统的在线监测 随时了解储能状态，保证可靠操作采用两级换向系统 反应迅速，分合闸时间短采用液压闭锁系统 分合闸位置可靠闭锁，防止误操作液压系统自动润滑系统 避免开关拒动油量少，传输通道短 传输效率高第51页，共74页。52！注意：贮能时应特别注意储能电机仅适用于短时工作。为了防止贮能电机过热而损坏，贮能电机启动次数每小时不能超过20次。第52页，共74页。53第53页，共74页。54第54页，共74页。55第55页，共74页。562. 隔离开关 (分相式） 隔离开关(分相式）有GL、GR两种.GR型载流回路呈直角形，GL型呈

18、直线形。 两种隔离开关的所有带电部件均安装在金属壳体中。 两种隔离开关都可组合进一台接地开关，使GIS布置时更加紧凑、随意、多变。 a.GR型布置第56页，共74页。57 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。 隔离开关由三个标准装配单元组成,并且配有一台气动或电动、弹簧操动机构。b. GL型布置2. 隔离开关 (分相式） 第57页，共74页。58隔离开关配CTG2型弹簧操动机构或CJG2型电动操动机构原理图.隔离开关配用机构

19、 机构为弹簧/电动机构，因而减少了压缩空气供给系统空气管路，向无油化，无气化迈出了一大步，运行更可靠，更安全。第58页，共74页。59 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。 可选配电动/弹簧机构或气动机构3.检修用接地开关:第59页，共74页。604.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。 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

20、于主回路电阻的测量断路器机械特性的检测。 可选配电动/弹簧机构或气动机构第60页，共74页。61ES 配电动机构原理图 第61页，共74页。62 5.主母线及分支母线 主母线采用三相共箱式结构.分支母线采用分相式结构 母线导体连接采用表带触指，梅花触头。壳体材料采用铝筒及铸铝壳体低能耗材料，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。主母线分支母线第62页，共74页。63 电流互感器外形图6.电流互感器 内装电感式单相环氧浇注型电流互感器； 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

21、，属于无故障CT； 对保证气室含水量为不超标有着重要作用； 测量精度高可做到0.2级。第63页，共74页。64 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第64页，共74页。658、电压互感器 ZF9-252kVGIS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。电压互感器图第65页，共74页。669、终端元件SF6充气瓷套管示意图 内充SF6气体； 装有旋压（一体化）超长屏蔽罩改善了电场分布；