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1、GIS 基础知识,目 录,GIS设备的特性,GIS设备的组成,GIS设备的运行维护,GIS设备故障及处理,特别事项,六氟化硫封闭式组合电器,国际上称为“气体绝缘开关设备”(Gas lnsulated Switchgear)简称GIS. 它将一座变电站中除变压器以外的一次设备,包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等,经优化设计有机地组合成一个整体。,一、GIS 设备的特性,1、GIS的概念,SF6 是一种诞生法国的人工合成惰性气体。纯净的SF6气体是无色、无味、无臭、不燃,在常温下化学性质稳定,属惰性气体。气体密度是空气密度的5.1倍。 SF
2、6 气体在0.29Mpa压力时,绝缘强度与变压器油相当其,灭弧能力是空气的100倍,是目前应用最广泛的电气绝缘气体。 在断路器和GIS操作过程中,由于电弧、电晕、火花放电和局部放电、高温等因素影响下,SF6气体会进行分解,它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。尤其是有些高毒性分解物如SF4、S2F2、S2F10 、SOF2、HF和S02,它们会刺激皮肤、眼睛、粘膜,如果吸入量大,还会引起头晕和肺水肿,甚至致人死亡。,一、GIS 设备的特性,2、SF6的特性,小型化:因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质,所以能大幅度缩小变电站的体积,实现小型化。可靠性高:由于带电部分全部密封于惰性
3、SF6气体中,大大提高了可靠性。安全性好:带电部分密封于接地的金属壳体内,因而没有触电危险。SF6气体为不燃烧气体,所以无火灾危险。4 杜绝对外部的不利影响:因带电部分以金属壳体封闭,对电磁和静电 实现屏蔽,噪音小,抗无线电干扰能力强。5 安装周期短 6 维护方便,检修周期长,一、GIS 设备的特性,3、GIS的特点,2022/12/27,6,3、,一次变电站 Primary S/S,二次变电站Secondary S/S,电动机,电 网 Power Line,变压器,变压器,发 电 厂 Power Plant,涡轮发电机组,锅炉,GIS,GIS,塔,GIS,12kV,GIS,变压器,GIS,用
4、户Consumer,变压器,BOP,控制设备,塔,245kV,Up to 40.5kV,Up to 25.8kV,L/V,Up to 1100kV,变压器,一、GIS 设备的特性,4、GIS在电力系统中位置,2022/12/27,7,10KV中压,110KV高压,GIS,二、GIS 设备的组成,进线间隔,母联间隔,母设间隔,母设间隔,主变间隔,出线间隔,进线间隔,母联间隔,母设间隔,二、GIS 设备的组成,(1)根据安装地点可分为户外式和户内式两种。,二、GIS 设备的组成,GIS的结构,GIS一般可分为单相单筒式和三相共筒式两种形式。 110KV电压等级及母线可以做成三相共筒式,220KV及
5、以上采用单相单筒式。,二、GIS 设备的组成,GIS的结构,GIS设备根据各个元件不同作用,分成若干个气室,其原则如下:,a.因SF6气体的压力不同,要求分为若干个气室。断路器在开断电流时,要求电弧迅速熄灭,因此要求SF6气体的压力要高。隔离开关切断的仅是电容电流,所以压力要低些。b.因GIS设备检修的需要,要分为若干个气室。由于元件与母线要连接起来,当某一元件发生故障时,要将该元件的SF6气体抽出来才能进行检修,分成若干气室能减小故障范围。,二、GIS 设备的组成,6、GIS的结构,为了监视GIS设备各气室SF6气体是否泄漏,根据各厂家设计不同装有压力表或密度计,密度计装有温度补偿装置,一般
6、不受环境温度的影响。为防止SF6压力过高,超出正常压力,又装有防爆装置。,二、GIS 设备的组成,7、GIS的结构,根据我司技术规范:,Mpa/20,电压互感器,二、GIS 设备的组成,隔离接地开关,断路器,电流互感器,汇控柜,隔离接地开关,快速接地开关,电缆终端筒,二、GIS 设备的组成,1、 CB(Circuit Breakers),部件名称:断路器。英文简称:CB。主要功能:开断正常及非正常负荷。,二、GIS 设备的组成,1.1断路器执行机构(液压弹簧机构),蝶形弹簧,分闸电磁铁,合闸电磁铁,油泵,1.1断路器执行机构(动作说明),分闸:油泵启动后泵出高压油,分闸电磁铁动作后,换向阀右移
7、,高压油路作用与工作活塞的顶部,使工作活塞下行至分闸位置;同时推动蝶形弹簧压缩,使弹簧储能完成,蝶形弹簧压缩使油路保持高压状态。,合闸:合闸电磁铁动作后,换向阀左移,使高压油路与工作活塞下方联通,因工作活塞下端比上端受力大,此时,工作活塞在压差的作用下上移,完成合闸动作。,部件名称:隔离开关。(三工位隔离接地开关)英文简称:DS。主要功能:主要开断无负荷回路条件下的电流。,DS,DS,ES,2、 DS(disconnecting Switch),二、GIS 设备的组成,部件名称:接地开关(三工位隔离接地开关)英文简称:ES主要功能:通常用与设备 维修时接地。,ES,DS,ES,3、 ES(Ea
8、rthing Switch),二、GIS 设备的组成,部件名称:快速接地开关。英文简称:HSGS。主要功能:线路发生故障时,短时闭合短路电流,避免电弧对结构的影响。,3、 HSGS( High Speed Grounding Switch ),二、GIS 设备的组成,部件名称:母线。英文简称:BUS。主要功能:通过导电连接件和GIS其它元件接通,满足不同的主接线方式来汇集分配传送电能。(类似于电缆),BUS,二、GIS 设备的组成,4、母线,用途: 调节因温度引起的变化或组装误差。,二、GIS 设备的组成,5、波纹管(Bellow),部件名称:电流互感器。英文简称:CT。主要作用:将高电流转换
9、为低电流(一般为1-5A)对设备进行测量和保护。分类:1)测量用CT 2)保护用CT,二、GIS 设备的组成,6、CT(Current Transformer),部件名称:电压互感器。英文简称:PT or VT(Voltage Transformer)。主要作用:将高电压转 换成低电压(一般为 100V)对GIS进行测量和保护。分类:1)测量用PT 2)保护用PT,二、GIS 设备的组成,7、PT(Pofential Transformer),部件名称:避雷器。英文简称:LA。主要作用:将过电压限制在被保护设备的绝缘水平下,从而保护电力设备,有过电压时,迅速导通将电流释放到大地。,二、GIS
10、设备的组成,8、LA(Lightening Arrester),部件名称:电缆终端 。英文简称: C/H 。主要作用:和现场电缆连接部位,二、GIS 设备的组成,9、C/H(Cable-Head Tank),部件名称:汇控柜。英文简称: LCP柜。主要作用:运行及操作用的配电柜,二、GIS 设备的组成,10、LCP柜(Local Control Panel),三、GIS 设备的运行维护,(1)经常进入的户内SF6设备室,每班至少通风一次,换气15分钟;不经常出入的设备场所,在进入前应先通风15分钟。 (2)运行中GIS对于运行、维修人员易触及的部位,在正常情况下,其外壳及构架上的感应电压不应超
11、过36V。其温升在运行人员易触及的部分不应超过30K;运行人员易触及但操作时不触及的部分不应超过40K;运行人员不易触及的个别部位不应超过65K。(3)SF6开关设备巡视检查,运行人员每天至少一次巡视SF6设备时,主要进行外观检查,设备有无异常,并作好记录。,1、运行的基本要求,三、GIS 设备的运行维护,控制屏信号(与实际工况相符,动作正确等) ;密度继电器指示;SA(避雷器)泄漏电流指示和动作次数;CB机构液压油位;断路器机构起动次数;断路器、隔离开关、接地开关的操作次数;外部接线端子有无过热情况。通风系统是否正常。其它(外观、异常声响等);,2、巡视检查项目,三、GIS 设备的运行维护,
12、ABB公司GIS维修计划日常运行检查;第一次停电检查(建议第二年);第二次停电检查(建议第五年);第三次停电检查(建议第八年);解体检修(根据运行状态决定);,3 、维护计划,四、GIS 设备的故障及处理,(1)制造厂家方面:制造车间清洁度差造成金属微粒、粉尘和其他杂物残留在GIS内部;装配的误差大造成元件摩擦产生金属粉末遗留在零件隐蔽部位;不遵守工艺规程造成零件错装、漏装现象;材料质量不合格。(2)安装方面:安装现场清洁度差,导致绝缘件受潮、被腐蚀,外部的尘埃、杂物侵入GIS内部;不遵守工艺规程造成零件错装、漏装现象;与其他工程交叉作业造成异物进入GIS内部。(3)源于过电压:在运行中,GI
13、S可能受到雷电过电压、操作过电压等的作用。雷电过电压往往使绝缘水平较低的元件内部发生闪络或放电。隔离开关切合小电容电流引起的高频暂态过电压可能导致GIS对地(外壳)闪络。 上述原因会使GIS投入运行后,造成内部闪络、绝缘击穿、内部接地短路和导体过热等故障。根据目前国内GIS设备运行情况,盆式绝缘子和隔离开关造成故障的比率最高。,1、产生故障的原因,四、GIS 设备的故障及处理,洁净的内部构件,细心谨慎的安装,四、GIS 设备的故障及处理,1、常见故障及处理,GIS的常见故障可分为以下两大类。(1)与常规设备性质相同的故障,如断路器操动机构的故障等。(2)GIS的特有故障,如GIS绝缘系统的故障
14、等。这类故障的重大故障率为0.1-0.2次/(所年)。一般认为,GIS的故障率比常规变电所低一个数量级,但GIS事故后的平均停电检修时间则比常规变电所长。 运行经验表明,GIS设备的故障多发生在新设备投入运行的一年之内,以后趋于平稳。,2022/12/27,34,SF6压力下降: 通过密度继电器的指示或报警系统,可以发现气室压力的下降。处理方法:报告检漏找漏点补气(用户)事故处理(ABB)分析原因机构液压油位下降: 通过观察操作机构的油位指示器,可以发现机构内部液压油的变化。处理方法:报告找漏点停电处理(ABB)分析原因(漏油严重时,应随时考虑停电处理)异常信号: 在出线异常信号情况下,分析原因(系统原因还是设备原因)处理消除故障。其它: 在出现异常情况或者无法判断的时候,及时联络厂商,分析原因并商解决方案,消除事故隐患!,四、GIS 设备的故障及处理,五、特别注意事项,解锁开关主要用于安装调试,当联锁条件不满足时也能够操作相应的开关设备。 注意:由于使用此开关解除所有的联锁关系,操作时一定要慎重!操作步骤:将就地/远方控制开关1打到“就地”位置;插入钥匙到解锁开关2,并用一只手将钥匙往顺时针方向转动30 ;用另外一只手按动需要操作的设备的按钮。操作完毕,拔出解锁开关的钥匙。 注意:设备送电运行后,应由专职人员妥善保管就地/远方控制开关和解锁开关的钥匙!,解锁开关的操作,