GIS气体绝缘金属封闭开关设备

1、1南海深水天然气作业区高栏终端2013年3月2目录目录3GIS的概述的概述第一节第一节4GIS的概述的概述 GIS GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，是指六氟化硫封闭式组合电器，GISGIS全称全称“气体绝缘金属气体绝缘金属封装开关设备（封装开关设备（Gas Insulated metal and enclosed SwitchgearGas Insulated metal and enclosed Switchgear）”，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，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、离开

2、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。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。就是我们经常可以看到的开关站，也叫高压配电装置。就是我们经常可以看到的开关站，也叫高压配电装置。 高压配电装置的型式有三种：第一种是空气绝缘的常规配电高压配电装置的型式有三种：第一种是空气绝缘的常规配电装置，简称装置，简称AISAIS。其母线裸露直接与空气接触，断路器可用瓷柱式。其母线裸露直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式。葛洲坝电厂采用的即是这种型式。或罐式。葛洲坝电厂采用的即是这种型式。 第二种是混合式配电第二种是混合式配电

3、装置，简称装置，简称H HGISGIS。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置。缘开关装置。 第三种是六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置。简称第三种是六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置。简称GISGIS。5678GIS的优缺点的优缺点第二节第二节9GIS的优缺点的优缺点 GIS GIS设备自设备自2020世纪世纪6060年代实用化以来，已广泛运行于世界各地年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。GISGIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。与常规敞开式变电站相比，被使用。与常规

4、敞开式变电站相比，GISGIS的优点在于结构紧凑、占的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于主要部件的维修间隔不小于2020年年等特点。等特点。 虽然虽然GISGIS是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的电气设备，其故障率只有常规设备的20%20%40%40%，但，但GISGIS也有其固有也有其固有的缺点，由于的缺点，由于SF6SF6气体

5、的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致、绝缘子老化等因素影响，都可能导致GISGIS内部闪络故障。内部闪络故障。GISGIS的的全密封结构使故障的定位及全密封结构使故障的定位及检修比较困难检修比较困难，检修工作繁杂，事故，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。障元件。10SF6的概述的概述第三节第三节11SF6的概述的概述SFSF6 6的历史的历史 SF6 SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家于气体已有百年历史，它

6、是法国两位化学家于19001900年合成年合成的人造惰性气体，的人造惰性气体，19401940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划。年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划。19471947年提供商用。当前年提供商用。当前SF6SF6气体主要用于电力工业中。气体主要用于电力工业中。SFSF6 6的化学性质的化学性质 SFSF6 6的化学性质稳定。微溶于水、醇及醚，可溶于氢氧化钾。的化学性质稳定。微溶于水、醇及醚，可溶于氢氧化钾。不与氢氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。不与氢氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。300300以下干燥环以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。境中与铜、银、铁、铝不反应。50

7、0500以下对石英不起作用。以下对石英不起作用。250250时与金属钠反应，时与金属钠反应，-64-64时在液氨中反应。与硫化氢混合加时在液氨中反应。与硫化氢混合加热则分解。热则分解。200200时，在特定的金属如钢及硅钢存在下，能促使其时，在特定的金属如钢及硅钢存在下，能促使其缓慢分解。缓慢分解。12SFSF6 6的应用的应用 六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐其耐电强度为同一压力下氮气的电强度为同一压力下氮气的2.52.5倍，击穿电压是空气的倍，击穿电压是空气的2.52.5倍，灭倍，灭弧能力是空气的弧能力是空气的100100

8、倍倍，是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘，是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘介质材料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能被广泛应用介质材料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能被广泛应用。如：断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、。如：断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。电子级高纯六氟化硫是一中理想的电子蚀刻剂，被大互感器等。电子级高纯六氟化硫是一中理想的电子蚀刻剂，被大量应用于微电子技术领域。冷冻工业作为致冷剂，致冷范围可在量应用于微电子技术领域。冷冻工业作为致冷剂，致冷范围可在- -454500之间。电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性之间。

9、电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性能，用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料能，用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。采矿工业用作反吸附剂，用于矿井煤尘中置换氧。高纯。采矿工业用作反吸附剂，用于矿井煤尘中置换氧。高纯SF6SF6还因还因其化学惰性、无毒、不燃及无腐蚀性，还被广泛应用于金属冶炼其化学惰性、无毒、不燃及无腐蚀性，还被广泛应用于金属冶炼（如镁合金熔化炉保护气体）、航空航天、医疗（如镁合金熔化炉保护气体）、航空航天、医疗（X X光机、激光机光机、激光机）、气象（示踪分析）、化工（高级汽车轮胎、新型灭火器）等）、气象（示踪分析）、化工（高级汽车轮胎、

10、新型灭火器）等。随着当今科技的发展，。随着当今科技的发展，SF6SF6涉及的领域不断扩展，被越来越多的涉及的领域不断扩展，被越来越多的基础领域和科技领域广泛应用。基础领域和科技领域广泛应用。13SFSF6 6的有毒吗的有毒吗 当吸入六氟化硫时，六氟化硫会充满声带的周围。当我们发当吸入六氟化硫时，六氟化硫会充满声带的周围。当我们发声，声带震动的时候，被带动震动的不是平常我们说话时的空气声，声带震动的时候，被带动震动的不是平常我们说话时的空气而是六氟化硫。因为六氟化硫的分子量比空气的平均分子量大，而是六氟化硫。因为六氟化硫的分子量比空气的平均分子量大，震动的频率较空气低，所以就会出现比平时低沉浑厚

11、的声音。不震动的频率较空气低，所以就会出现比平时低沉浑厚的声音。不同密度的气体会产生不同的变声效果！高纯度六氟化硫同密度的气体会产生不同的变声效果！高纯度六氟化硫, ,无毒性、无毒性、性状稳定。性状稳定。SFSF6 6真的真的“无毒无毒”吗吗六氟化硫是一种窒息剂，在高浓度下会呼吸困难、喘息、皮六氟化硫是一种窒息剂，在高浓度下会呼吸困难、喘息、皮肤和黏膜变蓝、全身痉挛。肤和黏膜变蓝、全身痉挛。 吸入吸入80%80%六氟化硫六氟化硫+20%+20%的氧气的混合的氧气的混合气体几分钟后，人体会出现四肢麻木，甚至窒息死亡气体几分钟后，人体会出现四肢麻木，甚至窒息死亡 。我国规定。我国规定，操作间空气中

12、六氟化硫气体的允许浓度不大于，操作间空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于6g/m36g/m3或空气中氧或空气中氧含量应大于含量应大于18%18%；短期接触，空气中六氟化硫气体的允许浓度不大；短期接触，空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于于7.5g/m37.5g/m3。六氟化硫在药理上是惰性气体，低毒但对人体有窒息。六氟化硫在药理上是惰性气体，低毒但对人体有窒息作用。作用。 国际上对国际上对SF6SF6纯品本身是低毒还是无毒，还有不同看法。纯品本身是低毒还是无毒，还有不同看法。14为什么我们常说为什么我们常说SFSF6 6“有毒有毒” 纯度问题：一般生产纯度问题：一般生产SF6SF6气体过程中，会伴

13、有微量气体过程中，会伴有微量 SF2 SF2对皮肤粘膜有刺激，可引起肺水肿、肺炎对皮肤粘膜有刺激，可引起肺水肿、肺炎 S2F2 S2F2刺激性气味、类光气剧毒作用、呼吸系统被破坏刺激性气味、类光气剧毒作用、呼吸系统被破坏 SF4 SF4对肺部有危害对肺部有危害 S2F10 S2F10破坏呼吸系统、白鼠在极其微量的情况下存活破坏呼吸系统、白鼠在极其微量的情况下存活8 8小时小时 副产物问题：一旦六氟化硫气体遇到高热、高温（如：电弧），副产物问题：一旦六氟化硫气体遇到高热、高温（如：电弧），会产生出氧化硫和氟化氢气体会产生出氧化硫和氟化氢气体 氧化硫是一种硫酸酐，易被人体湿润的粘膜表面吸收生成硫氧

14、化硫是一种硫酸酐，易被人体湿润的粘膜表面吸收生成硫酸和亚硫酸，对眼和呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。酸和亚硫酸，对眼和呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。 氟化氢，在人的皮肤表面形成氢氟酸，它能穿透皮肤表面向氟化氢，在人的皮肤表面形成氢氟酸，它能穿透皮肤表面向深层渗透，形成溃疡和坏死，且不宜治愈。若骨骼损害引起氟骨深层渗透，形成溃疡和坏死，且不宜治愈。若骨骼损害引起氟骨病，将无法复原。病，将无法复原。15高栏终端高栏终端145SP-1型型GIS第四节第四节16高栏终端高栏终端145SP-1型型GIS产品概述产品概述 145SP-1145SP-1系列系列GISGIS是是 的主导产品之的主导产品之一，该产品在

15、荷兰一，该产品在荷兰KEMAKEMA试验站按照试验站按照IECIEC标准完成所规定的型式试验标准完成所规定的型式试验，并在我国高压电器检验中心（西安高压电器研究所）通过全部，并在我国高压电器检验中心（西安高压电器研究所）通过全部型式试验。产品设计、制造、管理和检验技术全部从现代重工引型式试验。产品设计、制造、管理和检验技术全部从现代重工引进。该产品的主要特点：进。该产品的主要特点： 1. 1.共箱式结构，高度集成，占地面积小；共箱式结构，高度集成，占地面积小； 2. 2.采用压气采用压气+ +自能式灭弧室，开断能力高，操作功小；自能式灭弧室，开断能力高，操作功小； 3. 3.集成结构灵活，不仅

16、能满足各种连接方式，而且能满足各种集成结构灵活，不仅能满足各种连接方式，而且能满足各种布置方式；布置方式； 4. 4.包装和运输以间隔为单元，安装调试周期短；包装和运输以间隔为单元，安装调试周期短； 5. 5.客体材料为钢或合金材料，选择的自由度大，使用于各种严客体材料为钢或合金材料，选择的自由度大，使用于各种严酷环境。酷环境。17断路器断路器 145SP-K1145SP-K1 与传统的压气式灭弧室不同与传统的压气式灭弧室不同，145SP-K1145SP-K1采用的灭弧室在压气采用的灭弧室在压气室室7 7的前部增加了一个膨胀室的前部增加了一个膨胀室6 6，用来吸收电弧产生的能量。压气用来吸收电

17、弧产生的能量。压气室和膨胀室之间通过逆止阀室和膨胀室之间通过逆止阀8 8连连通，压气室通过逆止阀通，压气室通过逆止阀9 9和外界和外界SF6SF6气体连接。气体连接。 1- 1-弹簧机构弹簧机构 2-2-支持件支持件 3- 3-连动杆连动杆 4-4-支持绝缘件支持绝缘件 5- 5-导体导体 6-6-灭弧室灭弧室 7- 7-盆式绝缘子盆式绝缘子 8-8-吸附剂吸附剂 9- 9-壳体壳体18断路器灭弧原理断路器灭弧原理( (大电流灭弧）大电流灭弧）A A合闸位置合闸位置 B B分闸中弧触头未脱离喉部膨胀室加热膨胀分闸中弧触头未脱离喉部膨胀室加热膨胀C C分闸中弧触头脱离喉部灭弧分闸中弧触头脱离喉部

18、灭弧 D D分闸位置分闸位置 19断路器灭弧原理（小电流灭弧）断路器灭弧原理（小电流灭弧）A A合闸位置合闸位置 B B分闸中弧触头未脱离喉部分闸中弧触头未脱离喉部C C分闸中弧触头脱离喉部灭弧分闸中弧触头脱离喉部灭弧 D D分闸位置分闸位置20三工位开关三工位开关 145SP-3PS1145SP-3PS1 145SP-3PS1145SP-3PS1型三位工作开关，是吧隔离开关和接地开关两个型三位工作开关，是吧隔离开关和接地开关两个GISGIS的功能元件组合在一起形成一个新的的功能元件组合在一起形成一个新的GISGIS功能元件，有效的简功能元件，有效的简化了产品结构，三工位开关配用一个操作机构为

19、电动机构；实现化了产品结构，三工位开关配用一个操作机构为电动机构；实现了组合在一起的隔离和接地开关的机械连锁和产品的机械可靠性了组合在一起的隔离和接地开关的机械连锁和产品的机械可靠性。并使布局变得紧凑。并使布局变得紧凑。 DS DS：隔离开关：隔离开关 ES ES：接地开关：接地开关DSDSESES21电流互感器电流互感器CTCT 电流互感器是变电站的测量和保护系统的信号来源之一。电流互感器是变电站的测量和保护系统的信号来源之一。主要作用：将高电流转换主要作用：将高电流转换为低电流（一般为为低电流（一般为1-1-5A5A）对设备进行测量和保护。对设备进行测量和保护。22电压互感器电压互感器PT

20、PT 电压互感器是电压互感器是GISGIS的一种元件，主要用于电力系统的计量、电的一种元件，主要用于电力系统的计量、电压的测量和电压的保护。一般安装在母线上或进线部位。压的测量和电压的保护。一般安装在母线上或进线部位。 主要作用：将高电主要作用：将高电压压转换成低电压（一般转换成低电压（一般为为110V110V）对）对GISGIS进进行测行测量量和保护和保护。 高高栏终端栏终端GISGIS电压互感器电压互感器是是三相共箱式结构：三相共箱式结构：三个三个单独的互感器装在同一壳单独的互感器装在同一壳体里。体里。23母线母线BUSBUS SF6SF6气体绝缘母线用于气体绝缘母线用于GISGIS内部间

21、隔之间和各种元件的连接，母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。线可通过连续额定电流及耐受动、热稳定电流。24终端元件终端元件C/HC/H FS6/FS6/空气套管：用于空气套管：用于GISGIS与架空线的连接；与架空线的连接； FS6/ FS6/油套管：用于油套管：用于GISGIS与变压器直连；与变压器直连； 电缆终端：用于电缆终端：用于GISGIS与电缆的连接。与电缆的连接。25避雷器避雷器LALA 145kV 145kV罐式氧化锌避雷器（以下简称避雷器）作为罐式氧化锌避雷器（以下简称避雷器）作为GISGIS的一个的一个元件，用于保护元件，用于保护 14

22、5kV145kV电力系统免受大气过电压和操作过电压损电力系统免受大气过电压和操作过电压损坏。坏。26现场控制柜现场控制柜LCPLCP 现场控制柜（现场控制柜（LCPLCP）是）是对对GISGIS进行现场监视与控制进行现场监视与控制的集中控制屏。也是的集中控制屏。也是GISGIS间间隔内、外各元件，以及隔内、外各元件，以及GISGIS与主控室之间电气联络的与主控室之间电气联络的中继枢纽。所以，维护好中继枢纽。所以，维护好LCPLCP的完好，对保证电站正的完好，对保证电站正常运行起着非常重要的作常运行起着非常重要的作用。现场控制柜每个间隔用。现场控制柜每个间隔一个。一个。27安装安装GIS的注意事

23、项的注意事项第五节第五节28安装安装GIS注意事项注意事项安装现场要求安装现场要求 灰尘量（灰尘量（0.5m0.5m大小）大小）-1,000,000-1,000,000级以下级以下 相对湿度相对湿度 -80% -80%以下以下防尘连接方法防尘连接方法 打开包装盖板后即用透明树脂或聚乙烯薄膜对对接接口进行打开包装盖板后即用透明树脂或聚乙烯薄膜对对接接口进行包盖，对接时应先将对接的两个接口用透明树脂连接在一起。包盖，对接时应先将对接的两个接口用透明树脂连接在一起。29开箱时间开箱时间 当作好主电路准备在当作好主电路准备在GISGIS母线连接地点作好防尘措施，即可拆母线连接地点作好防尘措施，即可拆除

24、运输单元上包装箱。拆箱应有计划进行，拆箱应远离除运输单元上包装箱。拆箱应有计划进行，拆箱应远离GISGIS安装现安装现场。场。焊接焊接 焊接必须在总装完成后进行。焊接必须在总装完成后进行。 焊接过程中对应焊接过程中对应GISGIS外表面进行保护。外表面进行保护。 清理主线路清理主线路 擦去与绝缘子接触头表面的导电脂（擦去与绝缘子接触头表面的导电脂（B8B8），同时在上面重新），同时在上面重新涂上一层薄导电脂层，以防止直接和绝缘子接触。用清洗剂浸泡涂上一层薄导电脂层，以防止直接和绝缘子接触。用清洗剂浸泡的棉布清洗导体表面，勿将导体触头的接触面上的接触油脂擦去的棉布清洗导体表面，勿将导体触头的接触

25、面上的接触油脂擦去。 30涂抹导电脂（涂抹导电脂（B8B8） 在主电路安装前，将导电脂（在主电路安装前，将导电脂（B8)B8)涂抹到主电路连接部位的触涂抹到主电路连接部位的触头和头和Z Z型触脂上，要均匀的、薄薄的涂一层。型触脂上，要均匀的、薄薄的涂一层。吸附剂装置吸附剂装置 吸附剂开封后吸附剂开封后2020分钟内组装完成，开始抽真空。分钟内组装完成，开始抽真空。 密封面上涂上防锈化合物。密封面上涂上防锈化合物。31填充填充SF6SF6气体气体 设备现场抽真空至设备现场抽真空至133.33Pa133.33Pa后仍须持续抽真空后仍须持续抽真空1 1个小时以上。个小时以上。注入气体前检测气瓶内水分

26、。并证实密封在注入气体前检测气瓶内水分。并证实密封在GISGIS里的里的SF6SF6气体无泄气体无泄漏。漏。微含水量要求微含水量要求 电弧部位（断路器）电弧部位（断路器） 交接值：交接值：150pm 150pm 运行许可值：运行许可值：300pm300pm 其他部位其他部位 交接值：交接值：250pm 250pm 运行许可值：运行许可值：500pm500pm32与您分享与您分享第六节第六节33与您分享与您分享GISGIS母线导体材质母线导体材质 母线导体材质为铜、铝、铝合金。母线导体材质为铜、铝、铝合金。GISGIS的气室材料一般为钢材、铝材和不锈钢，气室属于压力容器的气室材料一般为钢材、铝材

27、和不锈钢，气室属于压力容器 试验压力试验压力= =两倍的使用压力两倍的使用压力 破裂压力破裂压力= =六倍的使用压力六倍的使用压力擦拭金属元件的防尘纸绝对不允许擦拭绝缘件擦拭金属元件的防尘纸绝对不允许擦拭绝缘件34气体密度高，在大气中会下沉。气体密度高，在大气中会下沉。 气体全回收后，直接进入壳体时有危险，必须需要排气！气体全回收后，直接进入壳体时有危险，必须需要排气！GISGIS主要故障原因主要故障原因序号序号分类分类原因原因相关部门相关部门部品部品防尘防尘总组装总组装安装安装1 1绝缘不良（短路绝缘不良（短路/ /地地路）路）绝缘子绝缘子没充气没充气/ /污染污染 金属异物质金属异物质 清洁清洁2 2过热过热接触接触 部品部品3 3放电放电/ /异声异声金属异物质金属异物质 接地接地4 4漏气漏气固定固定清洁清洁 加工加工变形变形5 5动作不良动作不良机械