GIS基礎(chǔ)知識簡介課件

1、1氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備 GIS簡 介第1頁，共74頁。2一.概述 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(簡稱GIS),自開發(fā)以來,經(jīng)歷了四十多年歷史.由于它將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)母線、互感器、避雷器、套管、電纜終端、油氣套管等主要元件均裝入密封的金屬容器，內(nèi)充以絕緣氣體，故具有體積小、占地面積少、不受外界環(huán)境影響、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)簡單和檢修周期長等優(yōu)點(diǎn)。因此倍受用戶歡迎，發(fā)展非常迅速，現(xiàn)已被廣泛的運(yùn)用于各類變電站。第2頁，共74頁。3二、GIS的構(gòu)成G I S間隔元件及系統(tǒng)輔助設(shè)備備件/工具等間隔元件及系統(tǒng)間隔元件及系統(tǒng)第3頁，共74頁。4二、GIS的構(gòu)成組成元件CB斷路器 DS隔離開關(guān) ES

2、/FES檢修/故障關(guān)合 接地開關(guān) BUS母線 CT電流互感器 VT電壓互感器 LA避雷器 LCP 就地控制柜終端元件 SF6 air Bsg ; SF6 oil Bsg CSE電纜終端 第4頁，共74頁。5系統(tǒng)組成二、GIS的構(gòu)成(續(xù))總裝內(nèi)導(dǎo)DS/ES連接機(jī)構(gòu)接地系統(tǒng)SF6系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)電線管、空氣配管底架支架平臺 第5頁，共74頁。6二、GIS的構(gòu)成(續(xù))D 由用戶選擇的 輔助設(shè)備 充放氣裝置 SF6檢漏儀 SF6水份儀 其它裝置設(shè)備C 其它 運(yùn)輸品 試驗(yàn)品 備品備件 專用工具 銘牌第6頁，共74頁。7三、GIS的分類按電壓:72.5kV GIS 126kV GIS 145k

3、V GIS 252kV GIS 275kV GIS 363kV GIS 550kV GIS按結(jié)構(gòu):全三相共箱型主母線三相共箱;其余分箱型全三相分箱型第7頁，共74頁。8四.GIS的一次主接線及總體布置第8頁，共74頁。9GIS的一次主接線 GIS可滿主各種主接線的要求，主要一次主接線類型:單母線接線形式雙母線接線形式橋形接線形式一倍半接線形式三角形接線形式平行四邊形接線形式126/145kVGIS主要布置形式有單母、雙母分段、橋形、雙橋、雙母、變壓器直聯(lián)等多種接線方式，以橋形接線為多。252kVGIS主要布置形式有單母、雙母分段、雙母、一倍半等接線方式，其中雙母接線為多。363/550kVGI

4、S主要布置形式有、雙母、一倍半、三角形、平行四邊形等接線方式。第9頁，共74頁。10 總體布置形式主要取決于現(xiàn)場安裝條件和主接線的要求，同時(shí)也與進(jìn)出線配置及元件結(jié)構(gòu)等有關(guān)。 總體布置設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)主接線要求在限定的安裝場地和空間范圍內(nèi)使所有組成元件布置的合理、穩(wěn)固、便于運(yùn)行維護(hù)、經(jīng)濟(jì)美觀。GIS總體布置第10頁，共74頁。11GIS總體布置126kV標(biāo)準(zhǔn)橋型布置形式126kV單母布置形式126kV雙母線布置形式第11頁，共74頁。12252kV雙母線布置形式550kV一倍半接線布置形式363kV雙母線布置形式GIS總體布置第12頁，共74頁。13五、SF6氣體系統(tǒng) 西開廠 GIS SF6氣體

5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是按照設(shè)備各元件的執(zhí)行功能并盡可能減少氣隔的數(shù)量,同時(shí)考慮到減小事故和檢修時(shí)涉及的范圍來設(shè)置。西開廠 GIS SF6氣體系統(tǒng)采用分散監(jiān)控方式，取消了SF6閥門及SF6管路系統(tǒng)。采用新型的自封接頭及SF6密度計(jì)，從而去除了GIS外部管路的泄漏環(huán)節(jié)，使GIS具有更低的SF6泄漏率。密封技術(shù)應(yīng)用三菱公司技術(shù)，即O形圈+密封膠技術(shù)，可確保產(chǎn)品的氣密性。第13頁，共74頁。14五、SF6氣體系統(tǒng)SF6氣體系統(tǒng)示例第14頁，共74頁。15SF6監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)SF6氣體系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照設(shè)備各元件的執(zhí)行功能考慮事故、檢修和擴(kuò)建涉及的范圍來設(shè)計(jì)氣隔SF6氣體系統(tǒng)分散監(jiān)控、取消復(fù)雜的管路系統(tǒng)、減少漏氣環(huán)

6、節(jié)采用DELO公司的自封接頭，接口統(tǒng)一,充放氣簡單采用表計(jì)監(jiān)控，安全可靠表計(jì)帶溫度補(bǔ)償，觀察方便SF6氣體泄漏率低，年泄漏0.5%第15頁，共74頁。16SF6氣體采用簡單方便的密封密封原理密封面+O形圈+密封槽+密封膠密封技術(shù)第16頁，共74頁。17密封的優(yōu)點(diǎn) *涂密封膠達(dá)到輔助密封的效果 *防銹的作用 *防止O形圈材料老化 *有效阻止外界水分進(jìn)入第17頁，共74頁。18六、壓縮空氣系統(tǒng)(氣動(dòng)操作)壓縮空氣系統(tǒng)是為西開廠 GIS斷路器、隔離/接地開關(guān)（如選用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)）操作提供氣源的裝置。西開廠 GIS壓縮空氣系統(tǒng)可選用雙回路供氣，確保正常供氣及檢修之用。西開廠 GIS壓縮空氣集中供氣系統(tǒng)可選

7、用由兩臺空氣壓縮機(jī)、兩個(gè)主儲(chǔ)氣罐、控制屏和電氣柜構(gòu)成。第18頁，共74頁。19典型氣動(dòng)操作氣源第19頁，共74頁。20六、壓縮空氣系統(tǒng)第20頁，共74頁。21七、基礎(chǔ) 雖然西開廠 GIS的安裝地點(diǎn)各不相同但其標(biāo)準(zhǔn)單元安裝基礎(chǔ)中的予埋件、接地棒予埋件以及地溝等的具體位置和每個(gè)位置基礎(chǔ)之上之承重有相同之處。第21頁，共74頁。22控制系統(tǒng)直接反映元件的工作狀態(tài)，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和變電站的運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)就地及遠(yuǎn)方操作與主控屏連接后，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘和重合閘?？刂撇糠謱?shí)現(xiàn)GIS元件的閉鎖和元件之間的聯(lián)鎖。八、電氣控制系統(tǒng)第22頁，共74頁。23采用程序化控制，由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)電站無人化。元件之間、間

8、隔之間實(shí)現(xiàn)功能連鎖，保證一次設(shè)備安全運(yùn)行第23頁，共74頁。24ZF9-252 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的發(fā)展第24頁，共74頁。25二.252kV GIS新種類 252kV GIS用斷路器目前可根據(jù)用戶需要配用多種方式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，以滿足不同用戶的各種需求。配氣動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)的斷路器配液壓彈簧機(jī)構(gòu)的斷路器新配彈簧機(jī)構(gòu)的斷路器新配氣動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)的三相機(jī)械聯(lián)動(dòng)式（3P1T) 斷路器新第25頁，共74頁。26三、布置方式 ZF9-252 GIS為主母線三相共用一個(gè)殼體，其余分相式布置結(jié)構(gòu)和全三相分箱結(jié)構(gòu)。 采用標(biāo)準(zhǔn)元件積木式布置，可滿足各種主接線要求。 間隔中心距僅為3m，相間距0.8m。產(chǎn)品體積小，緊湊

9、，節(jié)省占地面積。 第26頁，共74頁。27 ZF9-252 GIS 用斷路器可根據(jù)配置需要選用立式布置或臥式布置（以立式布置居多）。 ZF9-252 GIS所有操作機(jī)構(gòu)布置在便于觀察和維護(hù)的位置。三、布置方式(續(xù))ZF9-252 GIS CB臥式布置ZF9-252 GIS CB立式布置母線共箱結(jié)構(gòu)第27頁，共74頁。28母線分箱結(jié)構(gòu)3/2接線，立式斷路器第28頁，共74頁。29四、操作機(jī)構(gòu)配置40；50；63kA可配置氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)40；50kA可配置液壓碟簧操作機(jī)構(gòu)40；50kA也可配置彈簧操作機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)彈簧機(jī)構(gòu)第29頁，共74頁。30 ZF9-252 GIS經(jīng)過十余年兩百多個(gè)間隔的

10、設(shè)計(jì)生產(chǎn)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，目前ZF9-252 GIS的工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)均結(jié)合各工程特點(diǎn)按已成熟的標(biāo)準(zhǔn)功能單元及間隔模塊進(jìn)行。真正達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)生產(chǎn)。五、標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊介紹第30頁，共74頁。31252kV GIS電纜進(jìn)出線間隔布置示例五、標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊介紹第31頁，共74頁。32252kV GIS進(jìn)出線間隔布置示例五、標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊介紹第32頁，共74頁。33252kV GIS母聯(lián)間隔布置示例五、標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊介紹第33頁，共74頁。34252kV GIS保護(hù)間隔布置示例五、標(biāo)準(zhǔn)間隔模塊介紹第34頁，共74頁。35六、主要技術(shù)參數(shù)1。使用環(huán)境條件安裝條件： 戶內(nèi)或戶外海拔: 1000m; 200

11、0m; 3000m環(huán)境溫度: -3540耐地震能力: 水平加速度0.3 垂直加速度0.15覆冰厚度: 20mm最大風(fēng)壓: 700pa(34m/s)污穢等級: 、級第35頁，共74頁。362.主要技術(shù)指標(biāo): 六氟化硫氣體零表壓下, 五分鐘工頻耐受電壓20):160kV;在1.1倍最高電壓下,晴天夜晚無可見電暈;無線電干擾水平:在1.1倍最高電壓下2500V；六氟化硫氣體年漏氣率:斷路器1%;六氟化硫氣體水分含量:斷路器150ppm(v); 其 他250ppm(v)機(jī)械壽命:不維修試驗(yàn)3000次;局部放電: 10pc (間隔)。第36頁，共74頁。37 標(biāo)稱電壓 220kV 額定電壓 252kV

12、額定頻率 50Hz 額定電流 2000/2500/3150/4000A 額定短路開斷電流 40；50；63kA 額定短時(shí)耐受電流 40；50；63kA 額定短路持續(xù)時(shí)間 3/3/1S 額定峰值耐受電流 100；125；157.5kV 3。額定參數(shù)：第37頁，共74頁。38額定雷電沖擊耐受電壓： 斷路器 （對地/斷口）： 1050/950+206kV 隔離開關(guān)（對地/斷口）：1050/1050+295kV額定一分鐘工頻耐受電壓： 斷路器（對地/斷口） ： 460/395+145kV 隔離開關(guān)（對地/斷口）：460/430+110kV 4。額定絕緣水平第38頁，共74頁。39SF6氣體額定壓力：（

13、20） 斷路器 ： 0.5MPa 其他氣室： 0.4MPa操作機(jī)構(gòu)的額定壓力 1.5MPa輔助回路和控制回路的額定電壓 DC110，220V AC220,380V輔助和控制回路設(shè)備1min工頻耐受電壓 2kV 5。其他參數(shù)第39頁，共74頁。406。斷路器主要額定參數(shù)額定操作次序 0-0.3S-CO-180S-CO 0-0.3S-CO-60S-CO（氣動(dòng)機(jī)構(gòu)）開斷時(shí)間(ms) 60分閘時(shí)間(ms) 25合閘時(shí)間(ms) 100合分時(shí)間范圍(ms) 40-50分閘不同期性(相間)(ms) 3合閘不同期性(相間)(ms) 4第40頁，共74頁。417。斷路器短路開斷參數(shù)額定短路開斷電流(kA) 4

14、0/50/63首相開斷系數(shù) 1.5額定出線端子故障的瞬態(tài)恢復(fù)電壓特性 2kV/us額定熱穩(wěn)定電流(kA) 40/50/63持續(xù)時(shí)間(s) 4/4/1額定動(dòng)穩(wěn)定電流(kA) 100/125/157.5額定關(guān)合電流(kA) 100/125/157.5第41頁，共74頁。42七、基本元件介紹斷路器 隔離開關(guān) 檢修接地開關(guān) 故障關(guān)合接地開關(guān) 母線 電流互感器 電壓互感器 避雷器終端元件就地控制柜第42頁，共74頁。43單斷口斷路器本體示意圖1.罐式六氟化硫斷路器 滅弧室為單壓式變開距雙噴結(jié)構(gòu)，它是由靜觸頭和動(dòng)觸頭，壓氣缸，活塞以及其它部件組成。 在合閘位置，電流從靜觸頭側(cè)梅花觸頭經(jīng)靜觸頭座、靜觸頭、動(dòng)

15、觸頭、壓氣缸、中間觸指和支持件流向動(dòng)觸頭側(cè)梅花觸頭。 滅弧室內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第43頁，共74頁。44斷路器主要特點(diǎn)1. 優(yōu)良的開斷能力 2. 自力型觸頭的應(yīng)用3. 優(yōu)良的導(dǎo)電回路設(shè)計(jì)4。結(jié)構(gòu)簡單5。 比較長的電壽命6。便于檢修 滅弧室原理圖 第44頁，共74頁。45滅弧原理第45頁，共74頁。46噴口上游區(qū)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，有效利用觸頭的堵塞效應(yīng) *拉法爾噴管的應(yīng)用，提高緩沖氣缸內(nèi)的壓力和開斷后氣體密度恢復(fù)特性 *小徑緩沖氣缸的應(yīng)用，利用電弧的解析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)緩沖氣缸的最佳化（有效利用電弧能源）采用重量輕和高強(qiáng)度的絕緣拉桿高可靠性，功率大的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用開斷容性電流時(shí)不會(huì)產(chǎn)生重燃和沖擊穿開斷感性電流時(shí)不會(huì)產(chǎn)生

16、過高的過電壓第46頁，共74頁。47斷路器配CQ6氣動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖斷路器配氣動(dòng)機(jī)構(gòu) 分閘操作依靠儲(chǔ)氣罐中1.5MPa的壓縮空氣進(jìn)行。分閘的同時(shí)給合閘彈簧儲(chǔ)能，為合閘操作作準(zhǔn)備。合閘操作時(shí)合閘彈簧被釋放，使斷路器合閘。第47頁，共74頁。48第48頁，共74頁。49氣動(dòng)/彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) CQ6第49頁，共74頁。50液壓機(jī)構(gòu) (CYA3- ABB代號HMB-4)液壓機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，零件量少，通用性強(qiáng)，性能可靠且便于檢查液壓集成回路 無外部油管，損耗小，傳動(dòng)效率高，泄漏量極低優(yōu)質(zhì)碟黃儲(chǔ)能器 系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，應(yīng)力松弛小，壽命長，可靠性高第50頁，共74頁。51液壓機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)良的液壓

17、緩沖系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng) 操作平穩(wěn)，無返跳，噪音低，易與不同的斷路器匹配液壓系統(tǒng)的在線監(jiān)測 隨時(shí)了解儲(chǔ)能狀態(tài)，保證可靠操作采用兩級換向系統(tǒng) 反應(yīng)迅速，分合閘時(shí)間短采用液壓閉鎖系統(tǒng) 分合閘位置可靠閉鎖，防止誤操作液壓系統(tǒng)自動(dòng)潤滑系統(tǒng) 避免開關(guān)拒動(dòng)油量少，傳輸通道短 傳輸效率高第51頁，共74頁。52！注意：貯能時(shí)應(yīng)特別注意儲(chǔ)能電機(jī)僅適用于短時(shí)工作。為了防止貯能電機(jī)過熱而損壞，貯能電機(jī)啟動(dòng)次數(shù)每小時(shí)不能超過20次。第52頁，共74頁。53第53頁，共74頁。54第54頁，共74頁。55第55頁，共74頁。562. 隔離開關(guān) (分相式） 隔離開關(guān)(分相式）有GL、GR兩種.GR型載流回路呈直角形，GL型呈

18、直線形。 兩種隔離開關(guān)的所有帶電部件均安裝在金屬殼體中。 兩種隔離開關(guān)都可組合進(jìn)一臺接地開關(guān)，使GIS布置時(shí)更加緊湊、隨意、多變。 a.GR型布置第56頁，共74頁。57 隔離開關(guān)的分、合閘裝置沒有開斷能力，因此，與斷路器及其它隔離開關(guān)和接地開關(guān)之間必須具有聯(lián)鎖。根據(jù)主接線的需要，隔離開關(guān)有時(shí)須具備一定的開合容性、感性小電流和母線轉(zhuǎn)換電流性能，其隔離開關(guān)內(nèi)部通過專門設(shè)計(jì)來滿足。 隔離開關(guān)由三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)裝配單元組成,并且配有一臺氣動(dòng)或電動(dòng)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。b. GL型布置2. 隔離開關(guān) (分相式） 第57頁，共74頁。58隔離開關(guān)配CTG2型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或CJG2型電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖.隔離開關(guān)配用機(jī)構(gòu)

19、 機(jī)構(gòu)為彈簧/電動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而減少了壓縮空氣供給系統(tǒng)空氣管路，向無油化，無氣化邁出了一大步，運(yùn)行更可靠，更安全。第58頁，共74頁。59 裝在殼體中的動(dòng)觸頭通過密封軸、拐臂和連接機(jī)構(gòu)相連，殼體采用轉(zhuǎn)動(dòng)密封方式和外界環(huán)境隔絕，當(dāng)該接地開關(guān)合閘時(shí)其接地通路是靜觸頭，動(dòng)觸頭、殼體及接地端子。 接地開關(guān)殼體與GIS殼體之間具有絕緣隔板，拆開接地線后，可用于主回路電阻的測量，斷路器機(jī)械特性的檢測。 可選配電動(dòng)/彈簧機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)3.檢修用接地開關(guān):第59頁，共74頁。604.故障關(guān)合用接地開關(guān) 具有關(guān)合短路電流的能力。 具有開合感應(yīng)電流的能力。 接地開關(guān)殼體與GIS殼體之間具有絕緣隔板，拆開接地線后，可用

20、于主回路電阻的測量斷路器機(jī)械特性的檢測。 可選配電動(dòng)/彈簧機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)第60頁，共74頁。61ES 配電動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖 第61頁，共74頁。62 5.主母線及分支母線 主母線采用三相共箱式結(jié)構(gòu).分支母線采用分相式結(jié)構(gòu) 母線導(dǎo)體連接采用表帶觸指，梅花觸頭。殼體材料采用鋁筒及鑄鋁殼體低能耗材料，可避免磁滯和渦流循環(huán)引起的發(fā)熱。并采用主母線落地布置結(jié)構(gòu)，降低了開關(guān)設(shè)備高度，縮小了開關(guān)設(shè)備占地面積.在適當(dāng)位置布置金屬波紋管。主母線分支母線第62頁，共74頁。63 電流互感器外形圖6.電流互感器 內(nèi)裝電感式單相環(huán)氧澆注型電流互感器； 導(dǎo)體=初級線圈： 次級線圈固定在環(huán)型鐵心上。 電流互感器線圈處于地電位

21、，屬于無故障CT； 對保證氣室含水量為不超標(biāo)有著重要作用； 測量精度高可做到0.2級。第63頁，共74頁。64 7.避雷器 避雷器為罐式氧化鋅型封閉式結(jié)構(gòu),采用SF6氣體絕緣，垂直安裝。 避雷器主要由罐體、盆式絕緣子，安裝底座及芯體等部分組成，芯體是由氧化鋅電阻片作為主要元件，它具有良好的伏安特性和較大的通流容量避雷器圖第64頁，共74頁。658、電壓互感器 ZF9-252kVGIS所用電壓互感器的一次繞組為全絕緣結(jié)構(gòu)，另一端作為接地端和外殼相連。 一次繞組和二次繞組為同軸圓柱結(jié)構(gòu)，一次繞組裝有高壓電極及中間電極，繞組兩側(cè)設(shè)有屏蔽板，使場強(qiáng)分布均勻。電壓互感器圖第65頁，共74頁。669、終端元件SF6充氣瓷套管示意圖 內(nèi)充SF6氣體； 裝有旋壓（一體化）超長屏蔽罩改善了電場分布；