110kV供电综述综述

110kVGIS供电

KennyKwong邝有权-(137-5713-0120)10/21/2024Page1概述：

地铁1号线工程供电系统采用集中式、110/35kV两级电压供电方式，牵引和动力照明共用35kV供电环网在富春路站、火车东站、下沙中心站和汽车城站附近分别设置1座110/35kV主变电所(一共4座)，负责地铁1号线工程用电负荷的供电每座主变电所均从城市电网引入两回独立可靠的110kV电源110kV主变供电开关采用现代重工126SP-1系列GIS产品牵引供电系统采用DC1500V接触网供电、走行轨回流方式牵引网采用1500V刚性(隧道)及柔性(高架/车辆段)架空接触网系统2024/10/212110kVGIS供电联锁(进线断路器)2024/10/213110kVGIS供电联锁(CB11)2024/10/214110kVGIS供电联锁(CB31)2024/10/215110kVGIS供电联锁(CB21)2024/10/216126SP-1型GIS的特点

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）是采用绝缘性能和灭弧性能优异的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的元件密封在接地金属筒中GIS组成的主要元件包括：断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线进出线套管或电缆终端等一次元件和相应的二次控制、测量、监视装置等126SP-1系列GIS产品是现代重工的主导产品之一，该产品在荷兰KEMA试验站按照IEC标准完成所规定的型式试验，并在我国高压电器检测中心（西安高压电器研究所）通过全部型式式试验2024/10/217126SP-1型GIS的特点

产品的设计、制造、管理和检验技术全部从现代重工业引进。该产品的主要特点如下：（1）共箱式结构，高度集成，占地面积小；（2）采用压气+自能式灭弧室，开断能力高，操作功小（3）集成结构灵活，不仅能满足各种接线方式，而且能满足各种布置方式；（4）包装和运输以间隔为单元，安装调试周期短；（5）壳体材料为钢或铝合金材料，选择的自由度大，适用于各种严酷环境。2024/10/218断路器126SP-K1 概述

126SP-K1型式的断路器是一种高性能、大容量的压气和自能混合式断路器。该断路器利用了具有良好的绝缘和灭弧能力的SF6气体,因此提高了绝缘水平和开断能力。该SF6气体断路器具有以下特点: (1)126SP-K1型式断路器的额定短路开断电流达到40kA，开断容量大 (2)采用弹簧操动机构，体积小且重量轻 (3)弹簧操动机构采用模块化设计，因此具备了高可靠性 (4)高性能灭弧室及弹簧操动机构的使用使得操作功降低，噪音低 (5)机构简单、零件少，易于维护2024/10/219126SP-1型气体绝缘(GIS)金属封闭开关设备2024/10/2110126SP-1型气体绝缘(GIS)金属封闭开关设备平面图2024/10/2111产品技术参数2024/10/2112

产品技术参数总概述：550/550+100kV(峰值)

额定雷电冲击耐压（相对地、相间/断口）230/230+70kV(有效值)

额定短时工频耐压（相对地、相间/断口）

100kA

额定峰值耐受电流40kA

额定短时耐受电流（3s）2000A

额定电流

额定电压126kV2024/10/2113

外型图

额定电流:

主母线回路:2000A

额定热稳定电流： 40kA(3s)(r.m.s)

额定动稳定电流:100kA(peak)

额定耐受电压:

雷电冲击电压(峰值):

相间、相对地550kV

断口550+100kV

交流工频耐受电压(有效值):

相间、相对地230kV

断口230+70kV

基本技术参数2024/10/2114主要组成单元介绍2024/10/2115断路器

垂直(立式)布置结构弹簧操作机构：操作方式：三相联动（M2:机械寿命10000次）自能+吹弧式灭弧原理开断额定短路电流20次额定合闸时间:≤0.100s

额定分闸时间:≤0.030s

相间最大不同期时间:(3相)

合闸:≤

3ms分闸:≤

2ms

合分时间(额定标准条件下):40～60ms

额定操作循环:0--0.3s--CO--180s—CO壳体材料：铝合金首相开断系数：1.3

弹簧机构支持件连动杆支持绝缘件导体灭弧室

盆式绝缘子吸附剂壳体2024/10/2116断路器本体由支持件2、连动杆3、支持绝缘件4、导体5、灭弧室6等组成，主导电回路通过盆式绝缘子7引入（引出）并固定在壳体9上弹簧机构的操作能通过连动件转化为三个灭弧室的操作能,灭弧室与壳体之间通过支持绝缘件绝缘，断路器的壳体在工作状态始终处于地电位，壳体内部充额定压力的SF6气体用于灭弧和相间、导电部位与接地的壳体之间的绝缘。吸附剂8是用来吸收SF6气体中的微量水分和断路器开断时SF6气体的分解物的，是SF6气体的重要组成部分，也是保证断路器的绝缘性能和开断能力的重要材料断路器

2024/10/2117

弹簧操动机构126SP-K1断路器的弹簧操动机构采用螺旋弹簧,该机构将操作能量储存在两个弹簧组件内(合闸弹簧和分闸弹簧）正常情况下使用储能电机进行储能,如果必要时也可使用手工储能分闸弹簧是在合闸操作中，利用合闸弹簧对分闸弹簧进行储能。该机构在合闸状态下,正常储能后，含有足够的能量完成一次“分-合-分”操作而无须重新储能。断路器-弹簧操动机构2024/10/2118断路器-弹簧操动机构2024/10/2119灭弧室的结构和灭弧原理

灭弧室的结构见图，主要由喷口1、静弧触头2、动弧触头4、静主触头3、动主触头5等组成。与传统的压气式灭弧室不同，126SP-K1的灭弧室在压气室7的前部增加了一个膨胀室6用来吸收电弧产生的能量。压气室和膨胀室之间通过逆止阀8连通,压气室通过逆止阀9和外界SF6气体连接。

图-灭弧室结构1绝缘喷嘴 2静弧触头3静主触头 4动弧触头5动主触头 6膨胀室7压气室 8逆止阀9逆止阀2024/10/2120灭弧室的结构和灭弧原理

126SP-K1断路器的灭弧原理分为大电流（短路电流）灭弧和小电流（负荷电流）灭弧两种方式。大电流灭弧见图3，当弧触头分离时电弧产生的巨大能量加热膨胀室的SF6气体，膨胀室的气压迅速升高(见图3b)；当喷口的喉部打开时,膨胀室的高压SF6气体从喉部喷出灭弧(见图3c)。在这个过程中，压气室的气压升高打开下部的逆止阀泄出。

图-大电流灭弧a合闸位置 b分闸中弧触头未脱离喉部膨胀室加热膨胀c分闸中弧触头脱离喉部灭弧d分闸2024/10/2121灭弧室的结构和灭弧原理

小电流灭弧见下图，当弧触头分离时电弧产生的能量小，膨胀室的气压升高有限，压气室的气压升高后打开膨胀室底部的逆止阀进入膨胀室，使膨胀室气压升高（见图b）；当喷口的喉部打开时,膨胀室的高压SF6气体从喉部喷出灭弧(见图c)。

图-小电流灭弧a合闸位置b分闸中弧触头未脱离喉部c分闸中弧触头脱离喉部灭弧d分闸位置a b c d2024/10/2122接地/隔离开关

FES:操作机构型式:电动弹簧操作时间分闸:<0.1S（其中包括储能时间）合闸:<0.1S（其中包括储能时间）动作时间:分闸:120ms（瞬时动作时间）合闸:120ms（瞬时动作时间）控制电压:DC220V壳体材料:铝合金ES:操作机构型式:电动操动分闸：<5S合闸：<5S控制电压：DC220V电机电压：DC220V壳体材料：铝合金DS:操作机构型式:电动可手动操作时间:分闸:<5s（其中包括储能时间）合闸:<5s（其中包括储能时间）控制电压:DC220V壳体材料:铝合金检修操作次数:3000次2024/10/2123接地/隔离开关

图-线路接地开关内部结构电动弹簧操动机构2静触头3动触头4三相驱动单元5主接地端子

结构和工作原理

126SP-LES2由五大部分组成在动静触头上均有耐电弧的合金材料，用来提高快速接地开关的电寿命；线路接地开关所配用的电动弹簧机构工作过程是储能-释放的过程，操作时电机先通过传动系统给弹簧储能,储能完成后凸轮过死点，弹簧储存的能量迅速释放带动接地开关的动触头迅速合闸，分闸过程相同。电动弹簧机构的的合闸（分闸）操作的操作过程所用时间为小于5s，动触头的动作时间（弹簧的能量释放时间）出厂时调整为不大于0.1s。2024/10/2124组合开关

线路组合开关126SP-PS2-概述

为了使GIS总体布置尺寸更小,126SP-1型GIS在设计中采用更有效的元件组合将三工位开关126SP-PS1和快速接地开关126SP-LES2有效组合结构126SP-PS2组合开关的组合结构见图，隔离开关、维修接地开关和快速接地开关的维修接地开关断口构和工作原理

2024/10/2125三工位开关

126SP-3PS1型三工位开关的内部结构见图三工位开关是将隔离开关和检修用接地开关两者组合成一个整体，隔离开关和接地开关公用一个动触头，一个中间触头和一个操动机构，主要由8个部件构成。主导电回路是由盆式绝缘子直接支撑的；工作时,三工位开关的动触头向一边伸出隔离开关合闸，向另一边伸出接地开关合闸。绝缘操作杆垂直于动触头,安装在中间触头上，接地开关的合闸是由高电位合向低电位。图126SP-3PS1内部结构1电动操动机构 2外壳3接地静触头 4隔离静触头5中间触头 6盆式绝缘子7主导体 8动触头2024/10/2126DS合闸ES分闸DS分闸ES分闸DS分闸ES合闸三工位开关

接地开关/隔离开关共用一个壳体共用一个操作机构可电气、机械联锁，防止误操作2024/10/2127电流互感器

型式:环型铁芯型额定电压:110kV最高工作电压:126kV额定动稳定电流:100kA(peak)额定热稳定电流:40kA(3s)(r.m.s)绝缘材料:一次绕组:SF6气体二次绕组:聚酯薄膜电流互感器布置、变比、线圈排列顺序详见主接线图，抽头全部引出接至端子。2024/10/2128电流互感器

电流互感器-概述

126SP-1型电流互感器采用套管式电流互感器结构，它一般安装在断路器旁边。电流互感器是变电站的测量和保护系统的信号来源之一。 结构电流互感器的结构见图，采用内装式结构，一次电流的导体5从电流互感器线圈3的中间穿过，互感器线圈3通过安装在壳体1上的支持座8进行固定,其二次线通过端子盒7引出2024/10/2129电压互感器

型式:JSQX8-110ZH电磁式额定电压:一次绕组:110/

kV剩余绕组:100V最高工作电压:126kV额定频率:50Hz准确级数:二次绕组:0.2/0.5剩余绕组:3P容量：二次绕组:100VA/100VA剩余绕组:100VA绝缘材料:一次绕组:SF6气体二次绕组:聚酯薄膜额定耐受电压:雷电冲击电压:550kV(peak)1分钟交流工频耐受电压:一次绕组:230kV(r.m.s)二次绕组:3kV(r.m.s)剩余绕组:3kV(r.m.s)二次绕组:0.1/√3kV2024/10/2130 结构简介电压互感器是三相共箱式结构（三个单独的互感器装在同一壳体里），每相的一次绕组“A”端为全绝缘结构（即盆式绝缘子上导电端），另一端作为接地端“N”，一次绕组和二次绕组绕制在同轴圆筒上,二次绕组端子一和次绕组的“N”端经环氧树脂接线板由壳体引出进入二次接线盒。接线盒内标有字母L1、L2、L3，分别表示三个单相的接线端子组。接线端采用压紧式接线端子,方便可靠。每组有一个对应的Ф16电缆引线密封装置，供用户引线用。L1、L2、L3接线端子组和盆式绝缘子上标有L1、L2、L3（由制造厂用标签表示,现场组装后应撕去）的导电端相对应，组成一相，由用户任选一相作为A相或B相或C相。电压互感器

2024/10/2131三相共箱母线

型式:三相共箱式系统标称电压:110kV额定工作电压:126kV额定电流:主母线:2000A额定动稳定电流:100kA(peak)额定热稳定电流:40kA(3s)(r.m.s)额定耐受电压:雷电冲击电压(峰值)：相间、相对地550kV交流工频耐受电压(有效值):相间、相对地230kV壳体材料:铝合金导体材料:铝合金2024/10/2132三相共箱母线

母线-概述

SF6气体绝缘母线用于GIS内部间隔之间和各种元件间的连接，母线可通过连续额定电流及耐受动、热稳定电流结构在126SP-1系列GIS产品中，分支母线与主母线具有同样外形尺寸，三相共箱式母线结构如图所示共箱母线从功能上母线可分为直母线、T母线、L母线。在封闭母线内部的主导2024/10/2133避雷器

型式:Y10W-108/281（氧化锌型）绝缘材料：SF6系统额定电压:110kV避雷器额定电压:108kV长期持续运行电压:84kV最高雷电冲击残压：（8/20us）（peak）10kA:<281kV直流1MA参考电压:＞157kV内绝缘额定耐受电压：雷电冲击电压:550kV（peak）1分钟交流工频耐受电:230kV(peak)外壳材料:铝合金标称放电电流:10kA

结构与原理

氧化锌避雷器主要由罐体，盆式绝缘子、安装座及芯体部分组成，芯体是由氧化锌电阻片作为主要元件，罐体内部充以SF6气体，氧化锌电阻片具有良好的伏安特性，当系统出现大气过电压或操作过电压时，电阻片呈现低电阻，使避雷器的残压补限制在较低的水平，从而对电力设备提供可靠的保护2024/10/2134避雷器

结构与原理

当避雷器在系统相电压下运行时，电阻片呈现高电阻，避雷器只流过µA级的电流，从而去掉了传统的碳化硅避雷器不可缺少的灭弧间隙，使避雷器结构大为简化避雷器芯体密封在金属罐体内，罐内充有0.4MPa(20℃)表压的六氟化硫气体，由于SF6气体具有良好的电气绝缘特性，可大大缩小避雷器的相间距离采用三相共罐式结构，使避雷器的有效占地空间比瓷套式避雷器大为减少，与GIS相联接十分方便一般情况下避雷器不安装防爆装置，因为在避雷器发生故障时，罐体也有足够的强度能够耐受内部压力的增高,但也可根据用户的需要，安装压力释放装置，其作用是当罐体内部的压力超过规定值时，防爆片动作，将罐体内部的压力释放。避雷器配有放电计数器或采用有泄漏电流测量的放电计数器,这两种计数器根据用户的要求选用。2024/10/2135

电缆终端

按IEC60859《额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关用电缆终端技术条件》分工及制造额定电压:110kV最高工作电压:126kV额定频率:50Hz额定电流:2000A额定热稳定电流:40kA(4s)(r.m.s)额定动稳定电流:100kA(peak)额定耐受电压：雷电冲击电压：550kV1分钟交流工频耐受电压:230kV(r.m.s)壳体材料:铝合金纵向水平拉力：2000N横向水平拉力：1500N垂直力（上、下）：1000N2024/10/2136

进口件清单序号名称产地生产厂家备注1断路器操作机构韩国现代重工

2隔离开关电动操作机构韩国现代重工

3接地开关电动操作机构韩国现代重工

4接地开关电动弹簧操作机构韩国现代重工

5盆式绝缘子日本TAKAOKA

6断路器绝缘拉杆韩国现代重工

7断路器驱动轴韩国现代重工

8吹气室韩国现代重工

9密封圈韩国现代重工

2024/10/2137生产、组装及试验2024/10/21383.1制造流程制造流程2024/10/2139原材料切割卷管

焊接三维空间测定探伤剂检测

镗床加工

水压试验壳体生产流程防尘室组装喷砂涂装打磨烘干2024/10/2140

接地/隔离开关

电流互感器组装

母线组装防尘室组装

断路器组装2024/10/2141制罐

制造过程2024/10/2142气密水压试验

2024/10/2143涂装

2024/10/2144清洗

内部

外部

2024/10/2145防尘组装

2024/10/2146总组装

2024/10/2147试验

2024/10/2148出库

2024/10/2149现场安装2024/10/2150安装流程图地基的清洁及检查第一步

绘制基准线第二步

焊接地基第五步

安装GIS第三步

现场试验第四步

送电第六步2024/10/2151地基清理及检查1、清理安装设施。2、预埋件高于混凝土

5～10mm。3槽钢的高度差在5mm之内。2024/10/2152a.水平调整b.垂直调整画出主母线的中心线绘制基准线2024/10/2153画出地基和每个间隔的中心线。焊接GIS底座和槽钢。中心线焊接焊接 绘制基准线2024/10/2154 安装GIS

凸性运输盖板的拆卸。螺栓,螺母全部拆除在拆除运输盖板后，利用干净的绳子支撑导体（应使用干净且不会损伤导体表面的绳子）。拆除包装盖板时应防止导体的脱落。

危险！运输时壳体内部充有0.02~0.05MPa的氮气，拆卸包装盖板前释放包装单元的气压。严禁在包装单元内部有气压时拆卸包装盖板。2024/10/2155 GIS对接 环境条件：1）灰尘量：20CPM2）相对湿度：80%

以下干燥空气或氮气透明塑料薄膜导体干燥空气或氮气干燥气体溢出

注：环境湿度大于80%时，在安装期间吹入干燥空气或氮气。

警告！1、在壳体内部工作时，应事先充分通风。2、确认内部的氧气浓度是否在18%以上。3、至少要有一名检查人员在外面。2024/10/2156 电缆终端的组装当GIS进行交流工频耐压试验和电缆头和电缆进行直流试验时,GIS本体也需要与电缆分离。因此，电缆终端单元的结构，既可方便地接入交流耐压试验套管，又可容易地接入直流试验电缆。电缆终端的连接和制造分工遵循IEC60859标准的规定，如下表所示。

项号

名称供应商1壳体GIS生产公司2导体GIS生产公司3过渡导体GIS生产公司4螺栓GIS生产公司5电缆头电缆生产公司6密封圈GIS生产公司7螺栓GIS生产公司2024/10/2157 连接气体配管安装说明：1、采用氮气清洁管路内部。2、组装面用清洗液和擦拭纸擦净。3、确认O型槽，气体密封面有无损坏。ABC密封圈配管2024/10/2158 密封吸附剂 安装说明:1、在气体排管安装后，抽真空前安装吸附剂。2、此工作应尽快完成。吸附剂装置a、吸附剂装置b、吸附剂装置内部结构绳子吸附剂袋吸附剂卡环隔网片吸附剂袋注：吸附剂可以重复使用，但必须活化处理！c、倒入吸附剂2024/10/2159 抽真空、充气 说明：1、抽真空：

a)吸附剂安装后立即抽真空。

b)抽真空时若停电，应立即关闭

Vb阀门防止泵内部的油倒流。

c)PT、LA出厂时内充SF6气体，不得抽真空，而应直接充气。2、充气：

a)确认真空度。

b)关闭13,14号阀门，打开调整器和V110,12号阀门充气。

c)充气时禁止气瓶倒立。

d)充气后的气瓶要关闭阀门和安装瓶口的罩子并防止异物的流入。

e)充气时，应调整减压阀来调整充气速度，确保操作安全.2024/10/2160

现场试验工频耐压试验回路电阻测量微水测量检漏工频耐压应该在PT、避雷器和电缆终端安装以前进行，或者这些设备能用专用隔离开关断开时进行。现场的工频耐压按出厂试验的80%进行，即230×80%=184kV回路电阻在规定位置间测量，测量路径按设计要求，必要时允许通过接地开关测量。但测量的路径应该和设计要求相同。回路电阻现场的测量值应不大于设计计算值的120%。试验完成后送电。2024/10/2161 重点安全管理1、气体回收后，进入壳体内部工作前必须进行排气处理，确保氧的浓度在18%以上。2、产品运输时内部充有0.02～0.05MPa的SF6气体或氮气，所有运输盖板拆卸前必须进行排气。3、GIS内部无SF6气体或气体压力不足额定压力时禁止操作设备。4、产品运行时严禁抽真空作业。2024/10/2162检查及维修

126kV40kA

气体绝缘开关设备

2024/10/2163表一：气体绝缘开关设备的检查及维修基准

项目时时检查(巡视检查)定期检查(常规检查)分解检查特殊检查(临时检查)检查周期每天

每5年每12年1.异常状态时2.超过规定操作时检查项目1.记录气体压力表的指示数据和周围温度2.确认”ON/OFF”指示器和计数器3.确认变色和生锈情况4.设备的噪音1.与巡视检查相同2.进行远方和手动操作试验3.电气回路试验4.测量水份含量5.CB,DS及ES的驱动部位检查

(参考个别说明书)6.检查现场控制柜和端子盒的接线状态1.与常规检查相同2.进行气体泄漏试验3.压力表和压力开关的校正4.对于CB,DS及ES驱动部位的分解检查

(参考个别说明书)1.确认异常部分2.参考个别说明书备注-1.无气体泄露，在停电状态下维修1.无气体泄露，在停电状态下维修

(除内部检查)2.大部分在供应商专业人员的指导下进行1.在供应商专业人员的指导下进行2024/10/2164定期检查维护

断路器机构特殊组件的更换a分闸线圈及合闸线圈打开操动机构的上盖，拆下分合闸线圈上的导线；拆下分合闸操作线圈，装上新线圈；连上导线准确调整线圈与挚子机构操作杆之间的间距。2024/10/2165定期检查维护

b电动机限位开关

限位开关是弹簧机构储能控制的重要元件，当弹簧机构的储能状态出现变化时，应该更换或调整限位开关；新装的限位开关和控制凸轮的复位工作应当非常的准确并仔细检查。安装和调整工作结束后，应逐个将粘合剂粘涂在图9所示螺栓（M6）的螺纹上防松。如果限位开关过早停止，弹簧就不会储能到正常位置；如果限位开关过晚停止，将会严重损坏合闸挚子和闭合点；调节工作须认真进行，如果用户不熟悉，可以在我方指导下完成调节工作。

2024/10/2166表二：检查项目及判断

检查

A:时时检查

B:常规检查

C:分解检查

序号检查项目一般检查(普通检查)设备检查判断对策备注ABC1气体压力记录气体压力表的数据GIS整体OOO报警压力值以上压力较低时应按照说明进行SF6补气2操作试验采用远方或手动操作至少进行一次的开合

CB,DS,ESOO正常操作在异常状态下进行重新调整和维修3操作特性试验-合闸和开断特性-最小控制电压CB,DS,ESO--4水分含量测量气体的水分含量选样OOCB:300ppm(vol.)以下其他:500ppm(vol.)以下测量值如超过此数据时更换吸附剂湿度表2024/10/2167序号检查项目一般检查(普通检查)设备检查判断对策备注ABC5驱动部位的检查按照相关说明书确认驱动部位-破损

生锈

补充润滑脂

CB,DS,ESOO--6补气根据说明书补气至额定压力GIS整体O--7气体泄漏试验采用气体泄漏检测仪对气体的密封部分进行检查并确认是否有气体泄漏GIS整体O气体泄漏如有气体泄漏，采用适当方法进行维修。SF6气体泄漏检测仪表二：检查项目及判断

检查

A:时时检查

B:常规检查

C:分解检查

2024/10/2168表二：检查项目及判断

检查

A:时时检查

B:常规检查

C:分解检查

序号检查项目一般检查(普通检查)设备检查判断对策备注ABC8密度开关确认正常操作控制柜O参考GBT22065超过允许值时重新调整或更换