GIS设备基础知识,一次性讲清楚,值得收藏!

来源:电网设备选型

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一、概述

定义:当SF6断路器和其它高压电气元件(主变压器除外),按照所需要的电气主接线安装在充有一定压力的SF6气体金属壳体内所组成的一套变电站设备,叫做气体绝缘开关设备或封闭组合电器,简称GIS。

组成:气体绝缘金属封闭开关设备,由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接管和过渡元件(SF6电缆头、SF6套管)等电气元件组成,金属筒为外壳,导电杆和绝缘件封闭在内部并充入一定压力的SF6气体。

特点:1、占地面积小;2、元器件在SF6密封体内,不受外界环境影响,运行可靠性高,检修周期长;3、运行维护工作量小;4、价格较贵,SF6气体使用较多,检修不方便。

二、结构和原理

总体结构:GIS一般由实现各种不同功能的单元组成,称间隔,主要有进(出)线间隔、母分(母分)间隔、计量保护间隔(压变)等。GIS的气体系统可以分为若干气室。一般断路器气室压力高,气室内安装电流互感器;主母线、电压互感器、避雷器分别为独立的气室,其他元件根据工程确定气室划分。各气室分别由相应的密度控制器检测气体压力。

上图中组成元件:

①CB—断路器

②DS—隔离开关

③ES/FES—检修修/故障关合接地开关

④BUS—母线

⑤CT—电流互感器

⑥VT—电压互感器

⑦LA—避雷器

⑧LCP —就地控制柜

⑨终端元件

三、部件结构

1、SF6断路器

灭弧室为单压式变开距双喷结构,它是由静触头和动触头,压气缸,活塞以及其它部件组成。在合闸位置,电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静触头、动触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧梅花触头。

2、隔离开关

隔离开关的分、合闸装置没有开断能力,因此,与断路器及其它隔离开关和接地开关之间必须具有联锁。根据主接线的需要,隔离开关有时须具备一定的开合容性、感性小电流和母线转换电流性能,其隔离开关内部通过专门设计来满足。

3、接地开关

装在壳体中的动触头通过密封轴、拐臂和连接机构相连,壳体采用转动密封方式和外界环境隔绝,当该接地开关合闸时其接地通路是静触头,动触头、壳体及接地端子。

接地开关壳体与GIS壳体之间具有绝缘隔板,拆开接地线后,可用于主回路电阻的测量,断路器机械特性的检测。

快速接地具有关合短路电流的能力,及开合感应电流的能力。

4、故障关合用接地开关

具有关合短路电流的能力和开合感应电流的能力,配电动弹簧机构。

5、母线

母线采用三相共箱式结构,导体连接采用表带触指,梅花触头。壳体材料采用钢筒及铸铝壳体低能耗材料,三相共箱式结构可避免磁滞和涡流循环引起的发热,采用主母线落地布置结构,降低了开关设备高度,缩小了开关设备占地面积,在适当位置布置金属波纹管。

6、电流互感器

电感式电流互感器线圈为环氧浇注,三相共箱。SF6气体绝缘导体=初级线圈。次级线圈固定在环型铁心上,电流互感器线圈处于地电位,属于无故障CT,测量精度高可做到0.2级。

7、避雷器

罐式氧化锌型,封闭式结构,采用SF6气体绝缘,垂直安装。

避雷器主要由罐体、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流容量。

8、终端元件

(一)SF6充气瓷套管

内充SF6气体,瓷套外绝缘具有耐受Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级污秽等级的能力

(二)电缆终端

电缆终端是把高压电缆连接到GIS中的部件。

9、气体监视设备

每个单独的气室设置一个气压监视表(带输出节点),该监视表带温度补偿功能,读数不受温度影响,显示值为气室相对压力。

其中绿色区域为正常压力值,黄色区域为告警压力值,红色区域为闭锁压力值。

10、汇控柜

(1)操作功能:本间隔内所有断路器、隔离开关、接地开关控制回路均接至汇控柜,在汇控柜上操作;

(2)监视功能:通过分合闸指示灯,监视断路器、隔离开关、接地开关实际位置;

(3)联锁功能:实现本间隔内各元器件电气防误。

四、GIS设备的操作

第一,断路器的控制

(一)实行电控操作的前提条件和注意事项

1、SF6气体压力表指示正常。

2、操作机构压力指示正常。

3、操作机构中合、分闸闭锁已解除。

4、就地控制屏上直流电源开关、交流电源开关合上。

5、就地控制屏上,控制选择开关(远方-就地选择开关)在预定的位置上。

6、SF6气体和操作机构压缩空气(液压)管道系统阀门位置正确,常开阀门应完全开启,常闭阀门应完全关闭。

7、满足电气联锁条件。

(二)断路器的操作

1、后台机遥控操作:用一个登录密码进行操作。分别由监护人、操作人进行。测控屏上开关遥控分合闸压板投入,GIS汇控柜上开关远近控切换开关在远方位置。

2、就地操作汇控柜控制开关:分别由监护人、操作人进行。GIS汇控柜上开关远近控开关切至就地,操作汇控柜上的控制开关。

3、开关位置的检查由后台开关位置信号变位、潮流、汇控柜开关位置指示灯、智能终端开关位置指示灯及开关机械位置指示获得。

(三)隔离开关的控制

1、闸刀(接地闸刀)的前提条件和注意事项

1、控制电压正常;

2、操作前检查该闸刀的操作是否符合联锁条件;

3、手动/电动转换开关须切至电动位置,操作机构箱门应关好。

4、在操作过程中,若发现开关动作不彻底(即机械指示和电气指示不到位),由于刀闸动作不彻底,已不能电控操作,此时不允许手动操作方式,应汇报调度由检修人员处理。

(四)闸刀(接地闸刀)的操作

1、后台遥控操作:用一个登录密码进行操作。分别由监护人、操作人进行。GIS汇控柜上开关远近控切换开关在远方位置。

2、就地操作汇控柜控制开关:分别由监护人、操作人进行。GIS室汇控柜上本间隔闸刀、接地闸刀控制电源小开关和电机电源小开关在接通状态,将汇控柜上本间隔闸刀、接地闸刀远近控切换开关切至就地位置、操作汇控柜上相应闸刀控制开关,可对闸刀进行分合闸操作;操作完毕后将本间隔闸刀、接地闸刀远近控切换开关切至远方位置,将闸刀、接地闸刀控制电源小开关和电机电源小开关切断,电动操作闸刀前必需检查汇控柜上联锁/解锁切换开关在联锁位置。

3、手动操作:打开闸刀手动操作机构箱门,旋转转换开关,将操作手柄插入手动轴。顺时针转动操作杆则闸刀合闸,逆时针转动,则分闸。注:手动操作闸刀无闭锁,运行人员不允许进行该种操作方式。

4、闸刀、接地闸刀分合位置的检查由后台位置信号变位、汇控柜闸刀位置指示灯、智能终端闸刀位置指示灯及闸刀机械位置指示获得。

第二,GIS设备的验电操作

GIS设备无可以验电的裸露导体部分,因此验电均采用间接验电或检查设备位置状态的方法进行;

(一)线路闸刀线路侧验电:

1、检查线路侧高压带电显示器显示确无电压;

2、线路避雷器在线监测仪线路电流显示为0。

3、检查线路闸刀确已断开(后台、汇控柜闸刀状态指示灯、闸刀机械指示牌);

(二)线路及母分开关两侧验电:

1、后台检查开关两侧闸刀确已断开;

2、汇控柜上开关两侧闸刀状态指红灯灭、绿灯亮。

3、现场检查开关两侧闸刀机械位置指示确在分位置。

(三)母线验电:

1、检查后台机相关母线上所有闸刀确已断开。

2、检查汇控柜相关母线上所有闸刀电气状态指示灯红灯灭、绿灯亮。

3、现场检查相关母线上所有闸刀机械指示确在分位置。

(四)主变高中压侧验电:高压验电笔在主变220kV侧、110kV侧三相套管出线端验明确无电压。

第三,SF6气体监督管理

(一)运行中发生SF6气体微量泄漏的检查处理

在日常巡视检查维护中,若发现表计异常、表压下降,有刺激性嗅味或自感不适,应即向值班负责人报告,在保证人身安全前提下按下列步骤检查处理。

1、根据压力表及气路系统确认漏气气室。

2、对压力表的可靠性进行鉴别,检查压力表阀门有无完全开启。

3、经检漏确认有微量泄漏,一方面汇报调度,一方面加强监视,增加抄表次数。

4、查找漏气部分(检修人员实施)。

(二)告警压力动作发讯

在运行中,压力异常光字牌亮,则为告警压力动作,表明除断路器室以外的其它气室发生较严重的泄漏,按下列步骤检查处理:

1、记录故障时间并对告警信号进行检查。

2、根据压力表的读数及相应位置,确认漏气气室。

3、对漏气室进行外表检查,注意有无异声、异味,并记录压力及相应的温度、负荷情况(注意:为以示区别应同时记录正常气室的压力)。

4、若一个压力表同时监测几个气室,在确认漏气气室后,应即将漏气气室的测量支路方面关闭。

5、将检查结果报有关部门及调度,根据漏气情况严重程度确定是否立即停电处理。

注:压力异常也可能是空气、液压压力低发讯。

6、加强监测。

(三)SF6气体压力低闭锁操作

在运行中出现 压力异常、 压力闭锁告警信号,说明该间隔断路器气室发生较严重的泄漏,按下列步骤检查处理:

1、记录事故发生时间、复归信号。

2、根据就地控制柜及断路器操作机构箱信号及压力表读数确认漏气气室。

3、对漏气气室进行外表检查,注意有无异声、异味,并记录压力表读数及相应环境温度及负荷情况。(同时记录正常气室的压力以便鉴别)

4、在确认漏气气室后,应即将漏气气室的阀门关闭。

5、拉开断路器操作电源,并将断路器锁定在合闸位置。

6、将检查结果汇报调度,要求立即进行停电处理。

7、加强监测。

注意:此时不能拉开回路信号电源。

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