126kVGIS气体绝缘金属封闭开关设备讲义.doc

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126kVGIS气体绝缘金属封闭

开关设备

西安西开高压电气股份有限公司

目录

1GIS介绍

2GIS元件构成

3GIS间隔组成

4GIS主接线形式、总体布置

5SF6气体系统

第一章GIS简介

1名词解释

SF6气体绝缘金属封闭开关设备又称封闭式组合电器，简写为GIS。

它是三相带电导体封闭于一个充有一定压力SF6气体、且接地的金属外壳内。

2GIS优点

气体绝缘金属封闭开关设备，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。

第二章GIS元件构成

1GIS元件介绍

1.1CB—断路器

1.2DS—隔离开关

1.3ES/FES—检修/故障关合接地开关

1.4BUS—母线

1.5CT—电流互感器

1.6VT—电压互感器

1.7LA—避雷器

1.8LCP—就地控制柜

1.9终端元件–SF6\airBsg瓷套

SF6\oilBsg油气套管

CSE电缆终端

2元件电气功能，电气符号及外形及结构原理

2.1断路器

电气功能：

对电力系统和设备进行控制与保护，即可切合空载线路和设备，也可合分和承载正常的负荷电流；又能在规定的时间内承载、关合及开断规定短路电流或过载电流以使电网正常运行。

图1断路器电气符号图2断路器外形

结构原理：

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。

喷口、动弧触头、主动触头、气缸以及活塞杆组成灭弧室可动部装配。

在合闸时，绝缘拉杆带动灭弧室可动部向上垂直运动，使动弧触头、动主触头和静弧触头、静主触头完全接触，完成合闸操作，电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静触头、动触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧梅花触头。

在分闸时，绝缘拉杆带动灭弧室可动部向下垂直运动，使动弧触头、动主触头和静弧触头、静主触头完全断开，完成分闸操作。

图3灭弧室分内部示意图

2.2隔离开关

电气功能：

能在分闸位置时，明显显示电路断开且保证触头间的开距，保证符合规定的绝缘隔离的要求；又能在合闸位置时，承载正常线路条件下的电流及规定时间内的异常电流（如短路电流），还能切合母线转移电流和母线充电电流。

图4隔离开关电气符号图5GL型隔离开关外形及内部结构外形图

结构原理：

动触头、夹叉、拐臂连接在一起，构成隔离开关内部的可动部分，拐臂与绝缘拉杆连接，绝缘拉杆与轴密封连接。

在机构给出合闸操作命令时，机构的连接机构带动轴密封和绝缘拉杆转动，从而带动拐臂转动，拐臂推动夹叉和动触头向静侧导体运动，使动触头与静触头完全接触，从而完成合闸操作。

在分闸时，机构带动轴密封、绝缘拉杆向相反方向转动，拐臂也向相反方向转动，将夹叉和动触头往回拉动，使静触头完全回到动侧屏蔽罩内，从而完成分闸操作。

图5GL-DS分闸示意图

图6GL-DS合闸示意图

2.3接地开关/快速接地开关

电气功能：

一般的维修用接地开关，如需要时可操动机构使之将回路接地，以保护人身安全。

快速接地开关除具备维修用接地开关的功能外，还具备关合规定的短路电流的能力；尚且切合线路电磁感应电流和静电感应电流。

图7电气符号图图8接地开关外形结构图

原理结构：

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。

图9接地开关合闸示意图

图10接地开关分闸示意图

2.5母线

主母线和分支母线均采用三相共箱式结构。

母线导体连接采用表带触指，梅花触头。

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。

图11三个间隔单母线主母线示意图

2.5电流互感器

电气功能：

将大电流转换成小值电流，在正常情况下，供给测量仪器、仪表以利计量用，在故障状态供给保护和控制装置，以便对系统进行有效保护。

一般测量极与保护极是分开的。

图12CT电气符号图13CT内部结构

原理结构：

内装电感式三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，属于无故障CT；

2.6电压互感器

电气功能：

将高电压转换成低电压，正常情况下，供给测量仪器、仪表作为计量用，或传递电压信息供给保护和控制装置，以便对系统进行有效地保护。

原理结构：

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。

图14VT电气符号图15VT内部结构示意图

2.7避雷器

电气功能：

当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后，优先于与其并联的被保护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保护。

原理结构：

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。

图16LA电气符号图17LA外形图

2.8终端元件：

电气功能：

GIS通过终端元件与外部电气设备连接。

按连接方式不同分为SF6充气套管、电缆终端、油气套管三种。

2.8.1空气套管（三相分箱）：

通过架空线与外部设备连接。

图18BSG电气符号图19BSG外形图

2.8.2电缆终端：

通过电力电缆与外部设备连接。

图20 CSE电气符号图21CSE外形结构图

2.8.3油气套管（三相分箱）：

与变压器直接连接。

图22油气套管电气符号图23油气套管外形结构图

第三章GIS的间隔

1概述

GIS是由完成某一功能的各个单元（又称间隔）组成，例如，进出线间隔、母联间隔、保护间隔等，通过各种间隔的组合，可以满足电力系统不同接线方式的要求。

接线方式将在第四章介绍。

2Z型断路器瓷套式进出线间隔

3C型断路器电缆终端进出线间隔

4母联间隔

5保护间隔

第四章GIS一次主接线与布置方式

1概述

126kVGIS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。

2内桥接线

3双母接线

4线路变压器

5双母分段

城南站主接线图、平面布置及SF6气室图

第五章SF6气体系统

1概述

GIS以一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，为保证GIS运行的可靠及安全性，必须在运行中对GIS内部的SF6气体进行监控。

现大多采用分散控制方式（SF6气路按气隔单元在各自的监控装置进行监控，与LCP柜仅有电气信号相连）。

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，每一个气隔单元有一套元件即：

SF6密度计、自封接头、SF6配管等，他们直接安装在气隔单元的合适位置。

抽真空、充放气、测水份、对气体进行分析都可就地通过自封接头进行。

2气室划分

下图以一出线间隔的SF6系统图举例，图中表示了每个气隔单元的气室划分和气室的各种压力置。

在每个间隔的LCP柜柜门上有一次主接线图，在模拟图上用黑色菱形表示气隔绝缘子，显示出每个间隔的气室划分。

城南站SF气室图