高铁变电所高压配电装置-GIS组合电器的结构及运行管理

高铁变电所运行与维护（一次系统）项目八、高压配电装置任务4、GIS组合电器的结构及运行防护2目录一GIS组合电器的概念与分类

二GIS组合电器的工作特点

GIS结构举例

三GIS中的开关元件四

对SF6气体的防护措施五一、GIS组合电器的概念与分类

GIS是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件等单元，以及控制、测量、保护等装置和内部连接件、绝缘支持件和辅助件固定联接后，封闭安装在一个或几个接地的金属封闭外壳内的成套配电装置。金属封闭外壳内部充有一定压力并有优异灭弧和绝缘能力的SF6气体。圆筒形GIS：72.5kV及以上的GIS中，但也有少部分用于中压系统（如德国西门子公司的33kV8DA10型GIS）柜形GIS：中压系统。柜形GIS（Cubicle-GasInsulatedMeatal-enclosedSwtichgear简称C-GIS）主要用作配电和受电设备，一、GIS组合电器的概念与分类

二、GIS组合电器的工作特点

（1）大量节省配电装置占地面积与空间，基本不受外界环境影响。（2）运行可靠性高。（3）土建和安装工作量小，建设速度快。（4）检修周期长，维护工作量小。（5）由于金属外壳接地的屏蔽作用，能消除对无线电干扰，也无静电感应和噪声等。同时，也没有偶然触及带电体的危险，有利于工作人员的安全。三、GIS结构举例

三、GIS结构举例如图示的8DA10型GIS是德国西门子公司1982年推出的开关设备。也是西门子公司的第一种将免维护真空开关封闭在充有SF6绝缘气体的金属外壳内的开关设备。

该GIS每相有两个接地的铸铝圆筒外壳，呈T型排列。上部圆筒中装有母线、隔离开关，下部圆筒中装有真空断路器，电流互感器放在圆筒之下，电缆接头由下部引出。采用免维护的真空断路器、紧凑式的三工位隔离开关(切断负荷，隔离电路、可行靠接地)，断路器操作机构为弹簧储能操作机构。中压圆筒形GIS四、GIS中的开关元件

1.GIS中的断路器GIS需要配用开断性能好、电气寿命长、运行安全、维护方便的无油断路器，主要为SF6断路器和真空断路器。SF6断路器在各个电压等级GIS中广泛被应用。结构上有压力式、自能式和综合吹弧式三种。常配用的操作机构有电动储能弹簧机构、液压机构和气动机构三种。真空断路器具有体积小、寿命长、不需净化灭弧介质、开断性能稳定等优点。目前，由于单个灭弧室的最高工作电压所限，仅在84kV及以下C-GIS中应用。如图是GIS中真空断路器的典型结构；断路器固定在断路器支座上。静触头直接与壳体连接。动触头与动导电杆连接，并从导向板中穿出。四、GIS中的开关元件

1.GIS中的断路器四、GIS中的开关元件灭弧原理依据电流过零点开断，电弧自然熄灭。不同的是ABB触头采用独特螺旋状结构，减少了触头热应力，减小了触头的烧蚀，提高了断流能力。西门子采用了新型材料Cr-Cu合金和独特的触头结构，提高了耐电弧能力和降低了弧压降，确保了稳定的开断电流1.GIS中的断路器四、GIS中的开关元件

2.GIS中的隔离开关GIS中使用的隔离开关由本体和操动机构两部分组成。本体结构有直线型、“T”型和角型三种。通常，每相只有一个断口。为了提高断口水平，对断口电场设计要求十分严格。除应考虑静电场强外，还要考虑各种分合闸操作时的动态过程，尤其是分合母线充电电流时，不得发生对外壳放电。动触头可以作直线运动，也可以作旋转运动。一般为三相联动，配用动力型简易操作机构，如电动机构、气动机构、弹簧机构等，并要求可以就地手动操作。为监视断口工作状态，常在操纵机构输出轴或操作杆上装有分、合闸位置指示器。根据功能，隔离开关可分为无分合能力的和有分合能力的两类。前者只能起隔离作用，后者具有灭弧能力。四、GIS中的开关元件3.GIS中的接地开关GIS用的接地开关，其结构形式一般为三相联动。动触头的运动方式有直动和转动两种。可以单独布置，也可以与隔离开关、负荷开关、套管和电缆连接装置等组装在一起。接地开关是主回路接地元件，按其功能可分为如下5种：1)工作接地开关。其作用是释放主回路上的残余电荷，并应能耐受短时电流。确保设备检修时的人身安全。一般配用人力操动机构，安装在断路器两侧和母线上。2)有关合短路能力的接地开关。标准规定，应能关合两次额定动稳定电流。如不能预先确定回路不带电，则应采用这种接地开关。一般装在GIS进(出)线单元的线路侧。3)能开合感应电流的接地开关。当GIS的进(出)线为长距离平行共塔线路时，安装在线路入口处的接地开关除应能释放线路残留电荷和承受短时电流外，还应具有分合电磁感应电流和静电感应电流的能力。四、GIS中的开关元件3.GIS中的接地开关4）保护用接地开关。为了实现对GIS内部电弧故障的保护作用，操作机构需带有脱扣装置，并与保护装置相配合。当内部故障发生时，能及时发出合闸命令，起动脱扣装置，快速关合，造成人为的接地通路，使故障电弧电流转移。电弧熄灭后，最终由下级保护切除故障。5）能释放电力电缆残留电荷的接地开关。由于电力电缆对地电容大，残留电荷量多，安装在电缆进线入口处的接地开关接地时，会产生很高的瞬时振荡过电压，常需装设合闸电阻。上述后四种接地开关都必须备有简易熄(耐)弧装置，配用动力型操动机构，能快速合闸或(和)分闸操作，一般平均速度大于1m/s的，称之为快速接地开关。接地开关还常常被用来作为GIS主回路参数和特性的测试接地端子，为此，要求接地开关的接地端子能与地电位(即GIS外壳)绝缘，且应具有一定的通流能力和绝缘能力。四、GIS中的开关元件①三位置开关的位置指示（隔离功能）②三位置开关的位置指示（接地/接地就绪功能）③应答杆④接地开关的操作孔（接地/接地就绪功能）⑤隔离开关的操作孔（隔离功能）⑥打开操作孔的控制小门（只有在应答杆d朝下时才能操作）⑦准备就绪指示4.GIS中的接三位置开关：隔离开关和接地开关的组合五、对SF6气体的防护措施（1）减少SF6气体的排放量，提高气体的回收率。设备内的SF6气体不得向大气排放，应采用净化装置回收，经处理合格后方准使用。（2）SF6电气设备安装与主控制室隔离，防止泄漏气体进入主控室。设备安装室内应有良好的排风系统，通风孔应设在室内下部，底部应设SF6气体泄漏报警器和氧量仪。(3)工作人员不得单独或随意进入GIS室，因工作需要必须进入时应先排风20min