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

1 GIS介绍
2 GIS元件构成
3 GIS间隔组成
4 GIS主接线形式、总体布置
5 SF6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（Gas Isulated Switchger）。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。
2 GIS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
1 GIS元件介绍
1.1 CB—断路器
1.2 DS—隔离开关
1.3 ES/FES—检修/故障关合接地开关
14 BUS—母线
1.5 CT—电流互感器
1.6 VT—电压互感器
1.7 LA—避雷器
1.8 LCP —就地控制柜
1.9 终端元件 – SF6 \air Bsg 瓷套
SF6 \oil Bsg 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5 GL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5 GL-DS分闸示意图
图6 GL-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12 CT电气符号 图13 CT 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14 VT电气符号 图15 VT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16 LA电气符号 图17 LA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18 BSG电气符号 图19 BSG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21 CSE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。
2 Z型断路器瓷套式进出线间隔

3 C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

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