252GIS产品培训课件

3一、概

述气体绝缘金属封闭开关设备（Gas

Insulated

metal-enclosedSwitchgear，简称GIS）是20世纪60年代中期出现的一种新型电气装置。它将断路器、隔离开关、接地开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管（电缆终端、油气套管）等主要元件组合封闭在接地的金属壳体内，并充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，因此具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。因此倍受用户欢迎，发展非常迅速，现已被广泛的运用于各类变电站。正直

诚信

务实

创新追求卓越

回报社会普通敞开式变电站与GIS站*结构概述*泰开电气生产的252kVGIS设备，产品型号为ZF16-252(L)/Y5000-50Z——组合电器F——封闭式16——设计序号252——额定电压L——六氟化硫4000——额定电流50——额定短路电流该产品的总体结构有两种形式：全三相分箱式及母线三相共箱、其余三相分箱式。结构概述母线三相共箱、其余分箱式结构全三相分箱式结构现场运行的母线三相共箱、其余分箱式结构设备*装配调试中的全三相分箱式结构产品结构与性能优势结构紧凑，占用空间小，间隔宽度仅2.1m，可整间隔运输(包括汇控柜)，现场安装、调试周期短；检修周期长，维护工作量极少采用防锈铝合金外壳，重量轻，涡流损失小，耐腐蚀能力强；壳体多采用成型铝管，冷翻边工艺使垂直相交二筒的焊缝不在相贯线上、极大地改善了电场分布、缩小了结构尺寸盆式绝缘子采用进口美国亨斯迈公司环氧树脂，采用先进的配方，使用德国海德里悉公司的环氧浇注设备，保证了最佳的电气性能和机械性能；所有盆式绝缘子采用新型铝环盆子结构，避免机械应力直接作用在绝缘件上，并提高了抗外界干扰的能力,产品更美观；铝环预留局放测试窗口设计裕度大，如断路器动稳定电流153kA，裕度22%；方式5开断时直流分量60%，裕度20%；快速接地开关关合短路时的电流151kA，裕度20%；产品可用于九度烈度地震区断路器可选配液压弹簧/全弹簧机构；配液压弹簧机构可实现断路器三相机械联动隔离开关、接地开关配电动操作机构,快速接地开关配电动弹簧机构；采用三相机械联动操作方式；结构简单，性能可靠*二、主要技术参数81、环境条件：海拔:0~1000m、1000~4000m环境温度:-25℃～40℃、-40℃～50℃抗震设防烈度:9度覆冰厚度:10mm风速/风压:35m/s；700Pa污秽等级:Ⅳ级2、技术参数：额定电压：额定频率：额定电流：额定短时耐受电流：额定峰值耐受电流：额定断路持续时间：额定开断电流：短时工频耐受电压:9252

kV50

Hz3150A

/

4000A

/

5000A50

kA125

kA3

s50

kA相对地

460

kV断口

460

+

145

kV雷电冲击耐受电压:相对地

1050

kV断口

1050

+

200

kV252kVGIS根据结构型式设计为标准模块，并以搭积木的方式组合为具备不同功能的间隔，间隔通过母线联结组成整体设备。GCB：断路器DS ：隔离开关FDS

:

快速隔离开关ES ：接地开关FES：快速接地开关BUS：主母线CT:电流互感器PT：电压互感器LA：避雷器VD ：高压带电显示器CSE：电缆终端三、结构及技术特点*产品的总体结构——现场运行图片LCPGCBCT套管

LA

FES

DS

ESFDSFDSESBUSBUS*组成GIS的主要元件1、断路器断路器采用“压气+热膨胀”自能式灭弧原理，开断能力强，燃弧时间短,全开断时间2周波，电寿命长，满容量开断20次，结构简单可靠。自能式灭弧原理是利用电弧堵塞效应加热电弧周围的SF6气体，使高温、高压力的SF6气体回流到压气缸中，建立必要的气吹压力。自能式灭弧原理特点：操作功小、体积小、可靠性高。*断路器可配用弹簧、液压弹簧机构断路器分相操作可配用CT26型弹簧机构或HMB-4型液压弹簧机构。*断路器可实现三相机械联动操作我公司在国内率先采用HMB-8型液压弹簧机构，实现了断路器的三相机械联动操作，于2005年通过型式试验，在GIS站上广泛应用。*概述HMB-4/8型液压弹簧机构是ABB公司在原A-HMA型的基础上优化改进的第二代液压弹簧机构，它克服了传统液压机构效率低、易渗漏等缺点，将各主要功能部件集成化和模块化，使其具有高度通用性与互换性，并且没有管道能量损失，使机构效率达到了最大化，是一种真正具有超越性能、高可靠性的免维护操动机构。HMB-4/8型液压弹簧机构*主要特点整体采用模块式结构，通用性高，互换性强缓冲系统采用变截面缓冲形式，结构紧凑，特性平滑，极大地提高了机械可靠性分合闸速度特性通过节流孔平滑调节，简单方便压力控制采用定油量与定压力兼容方式，与环温无关，因而机械特性十分稳定相对螺旋型弹簧而言，碟簧的力特性平稳，所以运动特性变化小；并且采用多个碟簧串联，即使其中一个碟簧失效，运动特性也不会超差采用机械防慢分装置，动作可靠采用新型密封系统，性能稳定ABB公司反复进行10000次机械寿命试验抽检，证明其可靠性极高*主要结构充压模块*监测模块贮能模块控制模块工作模块储能合闸分闸*已储能,分闸状态未储能,分闸状态已贮能,合闸状态工作原理工作原理机械防慢分结构●图(a)为机构正常工作状态●图(b)为失压状态操作模拟图1拐臂2弹性开口销3连杆4调整螺栓5支撑环*CT26型弹簧操动机构断路器配用CT26型弹簧操动机构，可靠性高，维护工作量小，机械寿命达10000次以上。分合闸弹簧直接从日本NHK公司采购，轴承全部从瑞典SKF公司或日本IKO公司直接采购，疲劳强度安全系数高，机械性能稳定。*储能操作：电动机→减速器→棘爪轴转动→棘爪运动推动棘轮转动→拉压合闸弹簧→到过中位置→行程开关切断电源→储能保持挚子保持→储能结束。合闸操作：（合闸的同时为分闸弹簧储能）手动或电动合闸指令→合闸电磁铁动作顶开合闸挚子→储能保持挚子脱扣→合闸弹簧能量释放→凸轮推击输出拐臂→拐臂转动输出能量，合闸保持挚子保持住合闸状态，合闸动作完成。3).分闸操作：手动或电动分闸指令→分闸电磁铁动作顶开分闸挚子→合闸保持挚子脱扣→合闸弹簧能量释放→拐臂转动输出能量，分闸动作完成。*组成GIS的主要元件2、隔离-接地开关的模块化设计采用先进设计理念，将隔离-接地开两种元件组合在同一模块内，结构紧凑，性能稳定可靠。根据主回路的载流方向，该模块可以分为GR（角型，回路呈直角形）和GL（线型，回路呈直线形）。角型隔离-接地开关（GR）线型隔离-接地开关（GL）*组成GIS的主要元件独立的隔离开关和接地开关。隔离开关（DS/FDS）接地开关（ES/FES）23隔离/接地开关类别隔离开关动静触头快速隔离开关动静触头隔离开关与接地开关根据用途可设计为快速型、普通型两类。快速隔离开关动弧触头、静触头引弧环为铜钨合金材料，能够经受切合母线转换电流和充电电流时的电弧烧蚀。静触头

动触头

引弧环

弧触头24隔离/接地开关类别快速接地开关（故障关合接地开关）动弧触头、静触头引弧环为铜钨合金材料，具有关合短路电流和开合感应电流能力。检修接地开关只作为检修时起安全保护作用而使用，不能用于短路电流的关合和感应电流的开合。检修接地开关动静触头快速接地开关动静触头静触头25静触头弧触头引弧环隔离/接地开关配用的机构快速隔离（快速接地）开关配用CTJ型电动弹簧机构，隔离（检修接地）开关配用CJ型电动机操动机构。CJ型电动机操动机构CJ型电动机操动机构由电动机、传动机构、微动开关、辅助开关等组成。它是由电动机带动蜗杆、涡轮转动，与涡轮同轴安装的输出拐臂通过连杆带动开关本体同步动作，实现分合闸操作。该型机构结构简单，稳定可靠。26隔离/接地开关配用的机构CTJ型电动弹簧机构CTJ型电动弹簧机构由电动机、传动机构、储能弹簧、缓冲器、微动开关、辅助开关等组成。操作时，电动机带动蜗杆、涡轮转动，涡轮通过轴销带动弹簧拐臂压缩储能弹簧，当弹簧经过死点即压缩率达到最大时，储能弹簧自动释放能量，弹簧拐臂通过销轴带动从动拐臂快速旋转，与从动拐臂联动的输出拐臂通过连杆系统带动开关本体实现快速分合闸。27隔离/接地开关类别及实际应用a、隔离开关切合母线转换电流（环流）和小电流：在双母线供电系统中，当改变供电母线接线时，或改变一段不长的并联线路的接线方式时，FDS将在断口两端电压接近的下，带负荷分合闸。如图，FDS1开断，断口中将流过母线转换电流Im，由于回路C-B阻抗Z1>回路D-DS2-A阻抗Z2，UA

=ImZ2

>UB

=ImZ1。FDS1断口两端A、B电位不同，压差UA

B=Im（Z2-Z1），即切环流时的断口恢复电压。隔离开关还应具有切合小电容电流、小电感电流能力。转小换电容流电流转换电压小电转感换电次流数1600A2A20V1A150次28项目*单位国标要求ZF16-252应电流能力电磁感开合隔感离/接应地开关类b、快静电速感接地开

：感性电流A160500开断次数

次别及实际应用1010感应电压kV1525容关性的电短流路关合能A

力和切合1感0

应电流能力10线应路端的快开速断接次数地开关，有次产生短路关10

合的可能(线10路上接地线未清除时的误操作或感F应ES电的压合闸瞬间k线路产生接V

1地5故障)。25125kVGIS快速接地开关可以满足125kA、2次短路关合的要求。电站GIS多回路并行布置并利用FES接通或断开停电线路时，停电线路与相邻带电线路之间由于电磁感应和静电感应作用，在FES触头断口间将流过不同特性的感应电流，FES应具有相应的关合和开断能力。组成GIS的主要元件3、电流互感器电流互感器是GIS中实现电流量的测量与电流保护功能的元件，GIS配用LR（D）型电流互感器，为单相封闭式，穿心式结构。电流互感器二次绕组中有电流时，如二次绕组开路，就会在二次端子间产生异常高压，极有可能破坏二次线圈、引线端子、继电器或测量仪表的绝缘；因此，电流互感器二次线圈在运行时严禁开路。屏蔽筒

接线端子

二次线圈

一次导体30组成GIS的主要元件4、电压互感器电压互感器是GIS中实现电压量的测量与电压保护功能的元件。GIS配用JDQXF3-220型电磁式SF6电压互感器，一次绕组和二次绕组为同轴圆柱结构，一次绕组装有高压电极及中间电极，绕组两侧设有屏蔽板，使场强分布均匀。电压互感器在运行时二次侧严禁短路，否则二次侧产生的巨大电流将导致电压互感器爆炸。二次线圈

一次高压端

一次线圈31组成GIS的主要元件5、避雷器避雷器作用：保护GIS的电气设备绝缘免受雷电和部分操作过电压损害。罐式氧化锌避雷器主要由罐体、盆式绝缘子、安装底座及芯体等部分组成。氧化锌阀片具有优良的非线性伏安特性，在正常运行电压下,它呈现高电阻，避雷器中流过微小的电流（微安级），几乎使系统与大地绝缘；当系统出现大气(雷电)或操作冲击过电压时,氧化锌阀片呈现低电阻，并将过电压幅值限制在被保护电气设备绝缘所能承受的允许值范围内,并留有一定的安全裕度，此后氧化锌避雷器又恢复高阻状态,使电力系统正常工作。导体芯体附件箱防爆膜外壳32组成GIS的主要元件6、母线设计母线采用三相分箱或三相共箱结构，按其所处的地位可分为主母线和分支母线。母线导电回路连接为插入式，过渡触头为梅花触头。分箱式结构母线如下图所示，额定电流最高可达5000A。气隔绝缘子除应保证气密性外，还具有足够的强度，能够承受其两侧SF6气体的压力差（一侧额定气压、一侧真空状态）。支撑绝缘子

触头

导电杆

外壳

气隔绝缘子33三相共箱式结构母线如下图所示，它也可配置三相共箱绝缘子实现较长母线气室的分隔。根据实际情况，母线较长时或有其他需要（安装调节、吸收震动）时，可以配置波纹管以改善结构、补偿应力等。导电杆

触头

触头

外壳

导电杆触座支撑绝缘子34分箱式母线相对共箱式来说，零部件加工难度低，性能更加稳定可靠；但成本较高，现场对接难度稍大，周期较长。目前应用最广泛的是主母线三相共箱，其余部件分箱的结构。*组成GIS的主要元件8、终端元件a、SF6空气套管内充SF6气体；瓷套管/复合套管；污秽等级：Ⅳ级；爬电距离：7812mm（泄漏比距

3.1mm/kV）；37b、电缆终端电缆终端连接是把高压电缆连接到

GIS中的部件，其设计及GIS与高压电缆制造分担按IEC60859执行；设计有耐压接口，可加装套管进行相关耐压试验；38c、油气套管油气套管连接是把变压器引出接头连接到GIS中的部件。其设计及GIS与变压器制造分担按IEC61639执行；根据要求，可设计耐压接口，以便加装套管进行相关耐压试验；39四、典型间隔配置1、平面布置图*2、主变间隔413、出线间隔424、母联间隔435、母线设备间隔44五、GIS运行维护451、运行与维护的基本要求检修安全规程1）操作过程中，确信开关设备是否带电。

A、切断电源，隔离维修设备B、确保开关不会合上，机构装设防动销C、维修的设备可靠接地D、用防护栏与带电设备隔离。2）检修断路器A、机构分合闸弹簧能量都已释放。B、断路器处于分闸状态。C、切断电机电源。D、切断分合按扭控制电源。E、解体前确认设备内部气体是否释放。3）检修快速接地开关的机构，必须切断控制回路和电机的电源。注意：检修设备气体压力释放到安全压力。须考虑相邻气室是否足够安全。运行注意事项GIS室的环境保护：GIS室内的SF6气体的允许含量，不应超过1000ul/L（或6g/m3）。接地可靠。在正常情况下，对运行、维护人员易接触的部位，运行中的GIS外壳及支架上的感应电压不应超过36V。46温升在规定范围内。运行人员在工作中容易接触的外壳温升不得大于30K，易接近但不接触的外壳温升不得大于40K，不接触的外壳温升不大于65K。GIS室的通风良好。对运行、维修人员经常出入的场所，每班至少通风1次（15分钟）；对于不经常出入的场所，在进入前应先通风

15分钟。472、运行维护的项目与周期巡视加查每天至少一次，无人值守另定。对运行中的GIS设备进行外观检查，主要检查设备有无异常情况，并做好记录，内容包：检查断路器、隔离开关、接地开关实际分、合位置与机械、电气指示是否一致。通风系统是否良好。检查并记录当时的环境温度、负荷电流、各气室密度继电器指示值等是否正常。注意辨别壳体、底架、外部端子的温升是否正常，有无过热变色，有无异常气味。有无异常声音（励磁声及放电声音）。各类门箱的关闭情况，密封情况，内部有无受潮、生锈等情况。48接地导体的连接螺栓是否松动。外壳、支架、有无变形、锈蚀，损伤，油漆附着是否良好。瓷套有无开裂，破损或污秽，外露控制电缆绝缘是否良好，绝缘件有无开裂。各类阀门管路有无损伤、锈蚀、密度继电器有无生锈、损坏。

k)有无漏气（SF6气体）漏油（油缓冲）。l)检查操动机构、传动连杆附近有无脱落下来的开口销、弹簧、挡圈、螺栓等连接零件。定期检查对于动作频繁，磨损严重或由于开断故障电流导致的烧损，根据实际情况，建议GIS运行8年和运行16年后，GIS全部或部分停电状态下，专门组织维修检查，除操动机构外，不对GIS设备进行分解工作。内容包括：49对机构进行详细维修检查：检查弹簧是否生锈及变形，更换损坏的零部件。调整行程。连接销是否异常。调整油缓冲器。检查传动部件及齿轮的磨损情况，各转动部位润检查辅助开关。断路器的动作电压试验。断路器的机械特性试验。

b）检查校验密度继电器各气室的水分测量。各元件（PT、CT、LA）的预防性试验。

e）检查传动连杆的紧固情况。50f）检查套管端子的紧固情况。g）控制柜内端子的紧固情况。h）接地装置的紧固情况。i）必要时进行绝缘电阻测量和回路电阻测量。j）清扫GIS外壳，套管，汇控柜的灰尘。k）油漆或补漆工作。大修：a）达到规定操作次数：断路器操作6000次以上，隔离开关、接地开关操作次数2000次以上，间隔退出工作状态，打开气室，全部或部分地进行维修，详细检查和修理滑动接触导电部件，更换磨损和烧蚀触头b)断路器开断故障电流20次后，快速接地开关第二次关合短路电流后，需要打开气室，更换动静触头、喷口等烧损件。511、气室SF6压力变化类故障1）密度控制器显示压力降低或发报警信号a，通过读压力表的读数，比较1h、3h、12h、24h读取的数据，可以判断是由于环境温度引起的压力变化还是由于气体泄露引起的压力变化.B,如果由于气体泄露引起的压力变化,观察相邻气室的压力，分清泄漏的原因，补气并通知制造厂家售后服务部门。C，如果由于密度继电器漏气导致的压力降低，用户可以直接更换，注意相关安全措施。D，补气后，如报警信号没有消除，应从密度控制器、继电器、接线及后续报警元件逐一查找。52六、常见故障的排查与处理方法注意：如果断路器气室内的压力降到闭锁压力，则电动操作失效，但可以手动进行分合闸操作，注意带电分闸操作对灭弧室危害很大。2）气室内SF6气体压力升高A，当时充气时，周围环境温度较低；环境温度升高后，压力稍有变化，变化范围0.015MPa。B，由于气室分割的盆式绝缘子存在缺陷，气体从压力高的气室（如断路器气室）泄露到相邻的气室，本气室压力降低，同时相邻气室的压力升高。C，处理措施：释放部分气体，并通知制造厂家售后服务部门。532、水份超标（渗进水份）超标不严重，更换或干燥SF6气体；超标严重，抽真空，更换或干燥SF6气体，并更换吸附剂3、分合指示位置不正确隔离开关动触头或接地开关刀闸显示没有到位，引起的原因：电机正在转动时，电源回路出现故障，电机停止转动；由于过流，电机烧损；传动系统出现机械故