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1、GIS装置及其绝缘技术,董 明,1,GIS装置及其绝缘技术董 明1,前言,高电压发展简要历程1910年100kV1952年400kV上世纪60年代500kV、750kV超高压输电系统的迅速发展是以高压电气设备的不断发展和更新为基础的，而高压电气设备的发展则以新型绝缘介质和灭弧介质的发现及应用力前提。在众多的高压电介质中。空气、绝缘油和SF6气体可以说是应用最为广泛的三大电介质。,2,前言高电压发展简要历程2,三种电介质性能比较,3,三种电介质性能比较空气绝缘油SF6r1.00052.21.,严重的突发性绝缘故障可能导致,4,严重的突发性绝缘故障可能导致4,爆炸、着火后的花费,清理现场及移去损坏
2、的设备4 周工作量替换用变压器的制造6 个月工作量运输 4 to 8 周工作量安装及调试4 to 6 周工作量工业监察部门的罚款停电损失给用户的补偿环境损失以上花费约： 10,000,000 40,000,000,5,爆炸、着火后的花费清理现场及移去损坏的设备5,六氟化硫是一种无毒、不燃的气体，具有优异的绝缘性能和灭弧性能，将其应用于断路器、变压器和电缆等电气设备，显示出矿物油无可比拟的优越性。由于这种绝缘介质的应用，推动了电网技术的进步，加快了电力建设的速度,6,六氟化硫是一种无毒、不燃的气体，具有优异的绝缘性能和灭弧性能,六氟化硫和六氟化硫电气设备的应用现状,1）国际上 在19世纪末，六氟
3、化硫（SF6）对于大多数人还是陌生的，人们在自然界中未发现它的存在。1900年法国人首次用元素硫和氟气直接反应合成出六氟化硫气体，并对其物理化学性质进行了初步研究，发现六氟化硫是一种与氮气和其他惰性气体相比拟的化学性质极稳定的物质。随着科学技术的发展，六氟化硫气体日益引起人们的兴趣和关注。由于六氟化硫气体具有不燃烧的特性，并具有优异的绝缘性能和灭弧性能，逐步被人们作为新型介质应用于高压电器。1937年，法国首次将六氟化硫用于高压绝缘电气设备，1955年，美国西屋电气公司制造了世界上第一台六氟化硫断路器。进入60年代，六氟化硫绝缘电气设备的优越性已为世人所公认，各发达国家竟相研制开发该类设备。开
4、始应用于大容量电气设备，继而出现了全封闭组合电器，在许多发达国家SF6 电气设备已基本取代传统的充油及空气电气设备，并不断应用于高电压、大容量、高参数设备，近年已应用于SF6变压器、互感器等，同时以PASS为代表的多功能组合电器亦应运而生 。,7,六氟化硫和六氟化硫电气设备的应用现状1）国际上7,2）国内 我国从60年代开始研制六氟化硫绝缘电气设备，到80年代，大量的SF6电气设备引进和研制成功，不断的促进了SF6电气设备在我国的迅速发展。至目前，高压断路器，几乎全部使用SF6替代绝缘油和空气介质。GIS在许多省网已经投运。SF6变压器也在一些城网改造中得以引进，其它如互感器、套管等也得到大量
5、更换与应用。目前，新建或改造的220kV及以上电压等级变电站基本全部采用SF6开关设备。据不完全统计，到1997年底，全国电力系统220kV及以上电压等级SF6 断路器和GIS已装运4880台，占全部运行断路器10143台的48%。其中500kV共575台，GIS127间隔，全部为SF6开关设备；330kV共280台，GIS25间隔，SF6开关设备占96.89%；220kV 断路器4025台，GIS260间隔，SF6开关设备占43.38%。截止到2000年前，全国电力系统220kV及以上电压等级断路器共12162台。其中，100%的500kV开关设备729台和接近100%的330kV开关设备3
6、59台为SF6断路器和GIS；而在220kV电压等级，SF6断路器和GIS已占装运开关设备的约50%60%。如果按220kVSF6断路器和GIS占同电压等级装运开关设备的50%估计，则SF6开关设备在220kV及以上开关设备中所占的比例在2年中增长了大约6.5%。因此可说，SF6的应用是绝缘介质的一场革命。,8,2）国内8,SF6气体绝缘设备,SF6气体绝缘断路器（GCB）按总体布置：支持瓷套式及落地罐式按电流开断原理：双压式和压气式SF6气体绝缘变电站（GIS）SF6气体绝缘电缆（GIC）SF6气体绝缘变压器（GIT）,9,SF6气体绝缘设备SF6气体绝缘断路器（GCB）9,10,10,SF
7、6气体绝缘设备,SF6气体绝缘断路器（GCB）按总体布置：支持瓷套式及落地罐式按电流开断原理：双压式和压气式SF6气体绝缘变电站（GIS）SF6气体绝缘电缆（GIC）SF6气体绝缘变压器（GIT）,11,SF6气体绝缘设备SF6气体绝缘断路器（GCB）11,12,12,SF6气体绝缘设备,SF6气体绝缘断路器（GCB）按总体布置：支持瓷套式及落地罐式按电流开断原理：双压式和压气式SF6气体绝缘变电站（GIS）SF6气体绝缘电缆（GIC）SF6气体绝缘变压器（GIT）,13,SF6气体绝缘设备SF6气体绝缘断路器（GCB）13,14,14,SF6气体绝缘设备,SF6气体绝缘断路器（GCB）按总体
8、布置：支持瓷套式及落地罐式按电流开断原理：双压式和压气式SF6气体绝缘变电站（GIS）SF6气体绝缘电缆（GIC）SF6气体绝缘变压器（GIT）,15,SF6气体绝缘设备SF6气体绝缘断路器（GCB）15,16,16,内容提要：,SF6的基本特性SF6气体中的放电SF6气体绝缘电气设备SF6气体电气设备的监督管理SF6气体中支撑绝缘子的沿面放电特性现场耐压试验和绝缘故障诊断混合气体绝缘和绝缘故障诊断,17,内容提要：SF6的基本特性17,一. SF6基本特性,1.六氟化硫气体的基本性质2.六氟化硫气体的状态参数3.六氟化硫气体在电弧作用下的分解及主要分解产物的性质,18,一. SF6基本特性1
9、.六氟化硫气体的基本性质18,19,19,六氟化硫气体的基本性质,20,六氟化硫气体的基本性质20,六氟化硫气体因相对密度大（约为空气的5倍），容易在下部空间积聚，由于通风不良，可引起缺氧窒息。,21,六氟化硫气体因相对密度大（约为空气的5倍），容易在下部空间积,二、物理化学性质,1 . 热传导性,22,二、物理化学性质1 . 热传导性22,2. 临界常数,23,2. 临界常数23,24,24,3.负电性,25,3.负电性25,六氟化硫气体的基本性质与其他气体的比较,26,六氟化硫气体的基本性质与其他气体的比较26,三、六氟化硫气体的电气性能,1.六氟化硫气体具有优异的电气性能在均匀电场下六氟
10、化硫气体的电气强度为同一气压下空气的2.53倍。在0.3MPa气压下六氟化硫气体的电气强度与绝缘油相同。2.六氟化硫气体是一种优良的灭弧介质空气的电弧时间常数为1（微秒）六氟化硫气体的电弧时间常数为10-2,27,三、六氟化硫气体的电气性能1.六氟化硫气体具有优异的电气性能,28,28,六氟化硫气体的电弧时间常数,定义：电弧电流突然消失后，电弧电阻增大到e倍所需时间。即：流过电弧的电流在自然过零时弧柱电导变化的时间常数，其数值越小越好。电弧时间常数是介质灭弧性能的重要标志量。六氟化硫的电弧时间常数仅为空气的电弧时间常数的1/100。,29,六氟化硫气体的电弧时间常数定义：电弧电流突然消失后，电
11、弧电阻,六氟化硫气体绝缘的特点,电场的均匀程度对六氟化硫击穿电压的影响要比对空气的击穿电压的影响大在六氟化硫气体中导电粒子的存在会显著的降低气体的击穿电压，成为充六氟化硫气体绝缘设备的一个故障因素,30,六氟化硫气体绝缘的特点电场的均匀程度对六氟化硫击穿电压的影响,六氟化硫气体的状态参数,31,六氟化硫气体的状态参数31,32,32,33,33,34,34,35,35,六氟化硫气体在电弧作用下的分解及主要分解产物的性质,36,六氟化硫气体在电弧作用下的分解及主要分解产物的性质36,SF6在局部放电作用下的离解物试验参数：尖-板 PSD0.120.13MPa V700cm3U60kV fb118
12、h 辉光放电 I12.5A,SF6放电时有离解,37,SF6在局部放电作用下的离解物SF6放电时有离解37,SF6在电弧中离解及与氧反应,SF6+O2SOF2+4F SF6+O2SOF4+2F SF6SF4+2F SF6S+6F SOF4+O2SO2F2+2F,12,12,12,38,SF6在电弧中离解及与氧反应 SF6+O2SOF2,反应物与水继发反应,SF6+H2OSOF4+2HFSOF4+H2OSO2F2+2HFSOF2+H2OSO2+2HFSO2F2+2H2OH2SO4+2HF,39,反应物与水继发反应SF6+H2OSOF4+2HF39,40,40,41,41,42,42,43,43,44,44,反应物的影响,45,反应物的影响反应物O2H2O电极绝缘材料备注SOF2气态;0,
