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GIS

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  • 发布时间:2015/3/20 11:28:01
  • 作者:银河电气
定义
GIS(Gas-Isolated metal-enclosed Switchgear)是指气体绝缘金属封闭开关设备的简称,绝缘的获得至少部分通过绝缘气体而不是出于大气压力下空气的金属封闭开关设备。
摘录自:GB 7674-2008 额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备
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GIS基本结构原理

钢壳体GIS外形图

图示:钢壳体GIS外形图

1、汇控柜2、断路器3、电流互感器4、接地开关5、出线隔离开关6、电压互感器7、电缆终端8、母线隔离开关9、接地开关10、母线11、操动机构
图示:单相GIS侧视图 
图示:单相GIS侧视图

1、 断路器灭弧室2、储能弹簧操作机构3、隔离开关4、接地开关5、接地开关6、电流互感器7、电压互感器8、断路器控制单元

  GIS(Gas-Isolated metal-enclosed Switchgear)是指气体绝缘金属封闭开关设备的简称,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。

01GIS基本结构

  GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)采用了单相封装的结构,其紧凑的设计减少了设备本身所占用的空间;该设备大部分模块清晰地布置在一个水平面上;铝合金一般被作为外壳材料,可以提高抗腐蚀性能且重量很轻;通过采用最新的结构和铸造技术,优化了外壳的电场分布和机械性能。气体绝缘金属封闭开关设备也叫六氟化硫封闭式组合电器,六氟化硫气体(SF6)多被用作绝缘和灭弧介质,所有的模块都通过法兰连接,依靠O型密封圈原理来保证设备的气密性;盆式绝缘子将间隔分隔成若干个独立气室,每个气室装备了一套独立的气体监测设备、防爆膜和吸附剂,气室中固定的吸附剂可以吸收水分及SF6分。
1、断路器
  断路器组件由三相共箱式断路器和操动机构组成。每相灭弧室有独立的绝缘筒封闭。灭弧室为单压式,采用轴向同步双向吹弧式工作原理,结构简单,开断能力强。
2、隔离开关和接地开关
  接地开关可以配手动、电动或电动弹簧机构。手动和电动机构主要用于检修用接地开关;电动弹簧机构用于具有开合电磁感应电流、静电感应电流能力和需要关合短路电流的接地开关。
  接地开关可用做一次接引线端子,因此,在不需要放掉SF6气体的条件下,用于检查电流互感器的变化和测量电阻等。
  隔离开关可以配手动、电动或电动弹簧机构。手动和电动机构主要用于无负载电流时分合隔离开关;电动弹簧机构用于需要切合电容电流、电感电流和母线转换电流的隔离开关。
3、电流互感器
  电流互感器是变电站的测量和保护系统的信号来源之一,此处电流互感器主要是将大电流转换为小电流(1~5A),对设备进行测量和保护。
4、电压互感器
  电压互感器时GIS的一种元件,主要用于电力系统的计量、电压的测量和电压的保护。一般安装在母线上火进线部位。在此处主要是将高电压转换成低电压(一般为110V)对GIS进行测量和保护。高栏终端GIS电压互感器时三相共箱式结构(三个单独的互感器装在同一壳体里)。
5、避雷器
  避雷器为氧化锌型封闭式结构,采用SF6绝缘,有垂直或水平接口,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容量。
6、母线
  SF6气体绝缘母线用于GIS内部间隔之间和各种元件的连接,母线可通过连续额定电流及耐受动、热稳定电流。
7、终端元件
  SF6空气套管用于GIS架空线的连接,SF6油套管用于GIS与变压器直连,电缆终端用于GIS与电缆的连接。
8、气隔
  GIS的每一个间隔,用不通气的盆式绝缘子(气隔绝缘子)划分为若干个独立的SF6气室,即气隔单元。各独立气室在电路上彼此相通,而在气路上则相互隔离。设置气隔具有以下优点:
  (1)可以将不同SF6气体压力的各电器元件分隔开;
  (2)特殊要求的元件(如避雷器等)可以单独设立一个气隔;
  (3)在检修时可以减少停电范围;
  (4)可以减少检查时SF6气体的回收和充放气工作量;
  (5)有利于安装和扩建工作。

 气体密度开关示意图
图示:气体密度开关示意图

  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。
  其中,SF6密度计带有SF6压力表及报警接点。除可在密度计上直接读出所连接的气室的SF6压力外,还可通过引线,将报警触电接入就地控制柜。当气室内SF6气压降低时,则通过控制柜上光字牌指示灯及综自系统报文发出“F6压力降低”的报警信号,如压力降至闭锁值以下,则发闭锁信号,同时切断断路器控制回路,将断路器闭锁。

02GIS运行原理

  GIS设备是由SF6气体作为绝缘和灭弧介质,这个是GIS设备的主要特征。
  整个GIS设备的工作原理如下所示:
  第一步:对断路器、隔离开关、快速接地开关进行选择控制,并在终端进行集中控制;
  第二步:实时监视断路器、隔离开关、快速接地开关的工作状态;
  第三步:实时监视各气室SF6气体密度及压力是否正常;
  第四步:实现本间隔内断路器、隔离开关、快速接地开关之间的电气联锁;
  第五步:显示一次主接线形式及运行状态;
  第六步:监视控制回路电源是否正常;
  第七步:集中控制,系统的各个元件都集中于就地控制柜的控制方式中。除了断路器外,对各气室的抽真空、充放气、测水分等均集中在就地控制柜上进行。
  第八步:分散控制。SF6气路按气隔单元在各自的监控装置内进行监控,每一个气隔单元有一套元件,与就地控制柜仅有电气信号相连。
  以上就是整个GIS设备的基本工作流程。
摘录自:气体绝缘金属封闭开关设备的安装与试验

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GIS应用

电力系统现场

  近年来,气体绝缘金属封闭开关设备在我国也得到了迅速地推广与应用,特别是随着我国城市电网建设和改造、轨道交通以及大型工矿企业等对开关设备提出了小型化、智能化、免维护、全工况等新的更高要求,高性能、高品质的充气柜在国内的需求越来越强烈。
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GIS特点

01可靠性与安全性

  由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中,不与外部接触,不受外部环境的影响,大大提高了可靠性。此外由于所有元件组合成为一个整体,具有优良的抗地震性能。
  因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。
  又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。

02适应环境能力强

  适用于环境条件恶劣(如严重污秽、冰雹、多风雪、多水露、高海拔、多地震等)地区。

03安装与维护

  安装周期短。由于实现小型化,可在工厂内进行整机装配和试验合格后,以单元或间隔的形式运达现场,因此可缩短现场安装工期,又能提高可靠性。 因其结构布局合理,灭弧系统先进,大大提高了产品的使用寿命,因此检修周期长,维修工作量小,而且由于小型化,离地面低,因此日常维护方便。
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GIS试验
  GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)的试验主要包括局部放电试验;测量主回路电阻;主回路工频耐压试验;特性试验;气体密封性试验;验证接线正确;SF6气体湿度的测定;以及机械操作。
  试验的主要步骤如下:
  首先检测SF6气体的含水量,采取对SF6气体的露点进行测量,对其含水量加以确定,达到低于150L的断路器气室,低于250L的其他气室。
  测量回路电阻,该测量步骤主要是通过对比三相回路电阻的不平衡度来判断导电部件的接触性。
  检查并且操作就地控制柜,对于每个操作的可靠动作进行检查,并且要逐一对每个联锁、闭锁条件进行检查、核对。
  对于每个功能模块的参数采取间隔式检查,譬如快速接地开关、断路器、电压互感器以及电流互感器等等。
  断路器高压试验。试验电压分A、B、C三相分别施加。试验中调整电压按逐步升高,随时观察泄漏电流的变化。当实验结束的时候,对于已经通过绝缘试验的设备,应该迅速地将试验电压调整到零。

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