GIS裝置及其絕緣技術(shù)

1、.,1,GIS裝置及其絕緣技術(shù),董 明,.,2,前言,高電壓發(fā)展簡要歷程 1910年100kV 1952年400kV 上世紀(jì)60年代500kV、750kV 超高壓輸電系統(tǒng)的迅速發(fā)展是以高壓電氣設(shè)備的不斷發(fā)展和更新為基礎(chǔ)的，而高壓電氣設(shè)備的發(fā)展則以新型絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用力前提。在眾多的高壓電介質(zhì)中?？諝?、絕緣油和SF6氣體可以說是應(yīng)用最為廣泛的三大電介質(zhì)。,.,3,三種電介質(zhì)性能比較,.,4,嚴(yán)重的突發(fā)性絕緣故障可能導(dǎo)致,.,5,爆炸、著火后的花費,清理現(xiàn)場及移去損壞的設(shè)備 4 周工作量 替換用變壓器的制造 6 個月工作量 運輸 4 to 8 周工作量 安裝及調(diào)試 4 to 6 周工

2、作量 工業(yè)監(jiān)察部門的罰款 停電損失給用戶的補償 環(huán)境損失 以上花費約： 10,000,000 40,000,000,.,6,六氟化硫是一種無毒、不燃的氣體，具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，將其應(yīng)用于斷路器、變壓器和電纜等電氣設(shè)備，顯示出礦物油無可比擬的優(yōu)越性。由于這種絕緣介質(zhì)的應(yīng)用，推動了電網(wǎng)技術(shù)的進步，加快了電力建設(shè)的速度,.,7,六氟化硫和六氟化硫電氣設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀,1）國際上 在19世紀(jì)末，六氟化硫（SF6）對于大多數(shù)人還是陌生的，人們在自然界中未發(fā)現(xiàn)它的存在。1900年法國人首次用元素硫和氟氣直接反應(yīng)合成出六氟化硫氣體，并對其物理化學(xué)性質(zhì)進行了初步研究，發(fā)現(xiàn)六氟化硫是一種與氮氣和其他惰性

3、氣體相比擬的化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定的物質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，六氟化硫氣體日益引起人們的興趣和關(guān)注。由于六氟化硫氣體具有不燃燒的特性，并具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，逐步被人們作為新型介質(zhì)應(yīng)用于高壓電器。1937年，法國首次將六氟化硫用于高壓絕緣電氣設(shè)備，1955年，美國西屋電氣公司制造了世界上第一臺六氟化硫斷路器。進入60年代，六氟化硫絕緣電氣設(shè)備的優(yōu)越性已為世人所公認(rèn)，各發(fā)達國家竟相研制開發(fā)該類設(shè)備。開始應(yīng)用于大容量電氣設(shè)備，繼而出現(xiàn)了全封閉組合電器，在許多發(fā)達國家SF6 電氣設(shè)備已基本取代傳統(tǒng)的充油及空氣電氣設(shè)備，并不斷應(yīng)用于高電壓、大容量、高參數(shù)設(shè)備，近年已應(yīng)用于SF6變壓器、互感器等，同時以

4、PASS為代表的多功能組合電器亦應(yīng)運而生 。,.,8,2）國內(nèi) 我國從60年代開始研制六氟化硫絕緣電氣設(shè)備，到80年代，大量的SF6電氣設(shè)備引進和研制成功，不斷的促進了SF6電氣設(shè)備在我國的迅速發(fā)展。至目前，高壓斷路器，幾乎全部使用SF6替代絕緣油和空氣介質(zhì)。GIS在許多省網(wǎng)已經(jīng)投運。SF6變壓器也在一些城網(wǎng)改造中得以引進，其它如互感器、套管等也得到大量更換與應(yīng)用。目前，新建或改造的220kV及以上電壓等級變電站基本全部采用SF6開關(guān)設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計，到1997年底，全國電力系統(tǒng)220kV及以上電壓等級SF6 斷路器和GIS已裝運4880臺，占全部運行斷路器10143臺的48%。其中500k

5、V共575臺，GIS127間隔，全部為SF6開關(guān)設(shè)備；330kV共280臺，GIS25間隔，SF6開關(guān)設(shè)備占96.89%；220kV 斷路器4025臺，GIS260間隔，SF6開關(guān)設(shè)備占43.38%。截止到2000年前，全國電力系統(tǒng)220kV及以上電壓等級斷路器共12162臺。其中，100%的500kV開關(guān)設(shè)備729臺和接近100%的330kV開關(guān)設(shè)備359臺為SF6斷路器和GIS；而在220kV電壓等級，SF6斷路器和GIS已占裝運開關(guān)設(shè)備的約50%60%。如果按220kVSF6斷路器和GIS占同電壓等級裝運開關(guān)設(shè)備的50%估計，則SF6開關(guān)設(shè)備在220kV及以上開關(guān)設(shè)備中所占的比例在2年中

6、增長了大約6.5%。因此可說，SF6的應(yīng)用是絕緣介質(zhì)的一場革命。,.,9,SF6氣體絕緣設(shè)備,SF6氣體絕緣斷路器（GCB） 按總體布置：支持瓷套式及落地罐式 按電流開斷原理：雙壓式和壓氣式 SF6氣體絕緣變電站（GIS） SF6氣體絕緣電纜（GIC） SF6氣體絕緣變壓器（GIT）,.,10,.,11,SF6氣體絕緣設(shè)備,SF6氣體絕緣斷路器（GCB） 按總體布置：支持瓷套式及落地罐式 按電流開斷原理：雙壓式和壓氣式 SF6氣體絕緣變電站（GIS） SF6氣體絕緣電纜（GIC） SF6氣體絕緣變壓器（GIT）,.,12,.,13,SF6氣體絕緣設(shè)備,SF6氣體絕緣斷路器（GCB） 按總體布置

7、：支持瓷套式及落地罐式 按電流開斷原理：雙壓式和壓氣式 SF6氣體絕緣變電站（GIS） SF6氣體絕緣電纜（GIC） SF6氣體絕緣變壓器（GIT）,.,14,.,15,SF6氣體絕緣設(shè)備,SF6氣體絕緣斷路器（GCB） 按總體布置：支持瓷套式及落地罐式 按電流開斷原理：雙壓式和壓氣式 SF6氣體絕緣變電站（GIS） SF6氣體絕緣電纜（GIC） SF6氣體絕緣變壓器（GIT）,.,16,.,17,內(nèi)容提要：,SF6的基本特性 SF6氣體中的放電 SF6氣體絕緣電氣設(shè)備 SF6氣體電氣設(shè)備的監(jiān)督管理 SF6氣體中支撐絕緣子的沿面放電特性 現(xiàn)場耐壓試驗和絕緣故障診斷 混合氣體絕緣和絕緣故障診斷,

8、.,18,一. SF6基本特性,1.六氟化硫氣體的基本性質(zhì) 2.六氟化硫氣體的狀態(tài)參數(shù) 3.六氟化硫氣體在電弧作用下的分解及主要分解產(chǎn)物的性質(zhì),.,19,.,20,六氟化硫氣體的基本性質(zhì),.,21,六氟化硫氣體因相對密度大（約為空氣的5倍），容易在下部空間積聚，由于通風(fēng)不良，可引起缺氧窒息。,.,22,二、物理化學(xué)性質(zhì),1 . 熱傳導(dǎo)性,.,23,2. 臨界常數(shù),.,24,.,25,3.負電性,.,26,六氟化硫氣體的基本性質(zhì)與其他氣體的比較,.,27,三、六氟化硫氣體的電氣性能,1.六氟化硫氣體具有優(yōu)異的電氣性能 在均勻電場下六氟化硫氣體的電氣強度為同一氣壓下空氣的2.53倍。 在0.3MP

9、a氣壓下六氟化硫氣體的電氣強度與絕緣油相同。 2.六氟化硫氣體是一種優(yōu)良的滅弧介質(zhì) 空氣的電弧時間常數(shù)為1（微秒） 六氟化硫氣體的電弧時間常數(shù)為10-2,.,28,.,29,六氟化硫氣體的電弧時間常數(shù),定義：電弧電流突然消失后，電弧電阻增大到e倍所需時間。 即：流過電弧的電流在自然過零時弧柱電導(dǎo)變化的時間常數(shù)，其數(shù)值越小越好。 電弧時間常數(shù)是介質(zhì)滅弧性能的重要標(biāo)志量。 六氟化硫的電弧時間常數(shù)僅為空氣的電弧時間常數(shù)的1/100。,.,30,六氟化硫氣體絕緣的特點,電場的均勻程度對六氟化硫擊穿電壓的影響要比對空氣的擊穿電壓的影響大 在六氟化硫氣體中導(dǎo)電粒子的存在會顯著的降低氣體的擊穿電壓，成為充六氟化硫氣體絕緣設(shè)備的一個故障因素,.,31,六氟化硫氣體的狀態(tài)參數(shù),.,32,.,33,.,34,.,35,.,36,六氟化硫氣體在電弧作用下的分解及主要分解產(chǎn)物的性質(zhì),.,37,SF6在局部放電作用下的離解物 試驗參數(shù)：尖-板 PSD0.120.13MPa V700cm3 U60kV fb118h 輝光放電 I12.5A,SF6放電時有離解,.,38,SF6在電弧中離解及與氧反應(yīng),SF6+O2SOF2+4F SF6+O2SOF4+2F SF6SF4+2F SF6S