《城市轨道交通牵引变电所运行与维护》 课件 02-2 110kV GIS

项目二城市轨道交通供电系统设备《地铁变配电所运行与维护》任务2城市轨道交通供电系统设备第二节、110kVGISGIS就是把各种控制和保护电器（断路器、隔离开关、互感器、避雷器和连接母线）全部封装在接地的金属壳体内，壳内充以一定压力的六氟化硫（SF6）气体，作为相间和对地的绝缘的组合电器开关柜。全封闭组合电器任务2城市轨道交通供电系统设备220kVGIS组合电器任务2城市轨道交通供电系统设备110kVGIS组合电器任务2城市轨道交通供电系统设备GIS具有很大的优越性:首先，占地面积和空间体积小。SF6气体具有很高的绝缘强度，这使得各元件之间的绝缘距离大为缩小，而设备的占地面积与绝缘距离的缩小倍数成平方比例缩减，空间体积则与其成立方比例缩减。电压等级越高，缩小的倍数越大。

其次，安全可靠性高，全部电器封装在接地外壳中，避免了各种恶劣自然环境条件的影响，减少了设备事故的可能性，而且对人身安全也大有好处。城市轨道交通110kV开关柜和35kV开关柜均采用GIS结构。

缺点：

贵！！！任务2城市轨道交通供电系统设备断路器按使用灭弧介质的不同，可分为油断路器（多油断路器和少油断路器）、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。110kV设备多采用SF6断路器。SF6断路器本身检修周期长，整个组合电器可以做到连续运行至少十几年不需要检修。

任务2城市轨道交通供电系统设备GIS厂商介绍目前GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、Siemens（西门子）、Alstom（阿尔斯通）、Areva（阿海珐）等，国内生产厂家有西安西开高压开关厂、平高集团、西安高压电器研究所电器制造厂、泰开集团有限公司、正泰电气股份有限公司、上海西门子高压开关有限公司、杭州西门子高压开关有限公司、厦门ABB华电高压开关有限公司、江苏现代南自电气有限公司、湖北永鼎开关有限公司、天水长城开关厂等。

目前合企生产的GIS占国内市场相当人的份额，如占550kV断路器和GIS市场的80％，占252kV断路器和GIS市场的50％，占126kV断路器和GIS市场的30％。任务2城市轨道交通供电系统设备SF6气体性质（1）纯净的SF6气体是无色、无味、无臭、不燃，在常温下化学性质稳定，属惰性气体。气体密度是空气密度的5.1倍。（2）SF6气体在0.29Mpa压力时，绝缘强度与变压器油相当，灭弧能力是空气的100倍。（绝缘强度和灭弧能力强）（3）在断路器和GIS操作过程中，由于电弧、电晕、火花放电和局部放电、高温等因素影响下，SF6气体会进行分解，它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解质。

（4）一旦发生SF6气体泄漏，SF6气体的比重较氧气大，SF6气体将在低层空间积聚，造成局部缺氧，使人窒息。另一方面SF6气体本身无色无味，发生泄漏后不易让人察觉，这就增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性。（泄漏监测系统）任务2城市轨道交通供电系统设备SF6泄漏监控系统结构图任务2城市轨道交通供电系统设备（一）110kVGIS构成110kVGIS由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线及这些元件的封闭外壳、伸缩节和出线套管组成，内充一定的压力气体，作为GIS的绝缘和灭弧介质，如图所示。任务2城市轨道交通供电系统设备1、电压互感器电压互感器是将高电压转换成低电压的设备，主要用于电力系统电压的计量、测量和电力系统的保护。2、电流互感器电流互感器是将大电流转换成小电流的设备，主要用于电力系统电流的计量、测量和电力系统的保护。任务2城市轨道交通供电系统设备3、断路器断路器具有灭弧特性，当系统正常运行时，它能切断和接通线路以及各种电力设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，防止扩大事故范围。因此，高压断路器工作性能，直接影响电力系统的安全运行。4、隔离开关隔离开关在电路中起隔离作用，提供电气隔离断口的机械开关装置。其特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关的主要作用：建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源侧用—个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。5、接地开关接地开关是用于电路接地部分的机械式开关。其主要作用：安全接地，保护人身安全。任务2城市轨道交通供电系统设备6、快速接地开关快速按地开关：用于电路接地部分的机械式快速动作开关，能够承载一定的短路电流。其主要作用:安全接地，保护人身安全；关合故障电流。需要指出的是：快速接地开关是具有一定关合短路电流能力的一种特殊用途的接地开关。普通的接地开关配置在断路器两侧隔离开关旁边，仅起到断路器检修时两侧接地的作用。任务2城市轨道交通供电系统设备城市轨道交通主变电所的GIS结构如图⒉11所示。该GIS除了配备主要元件之外，还配备有控制柜、SF6气体监测系统等辅助设备。因此，它不仅可以实现电力线路的关合、开断、保护、测量及检修目的，其监测控制系统还可以直接反映各元件的工作状态，实现就地操作及远方电力调度操作，与主控室保护屏连接后还可实现自动跳闸和重合闸。任务2城市轨道交通供电系统设备广州南站220kVGIS全封闭组合电器广州南站220kVGIS全封闭组合电器隔离开关电动机操动机构箱220kV电缆终端头（插入式）任务2城市轨道交通供电系统设备（二）GIS技术参数任务2城市轨道交通供电系统设备（三）GIS间隔（1）110kVGIS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。整个GIS的气隔单元设置SF6监控气体系统（压力表）。（2）为了对GIS进行SF6气体监控,将每一间隔分为若干个气隔单元（独立气室），每个气隔单元用不通气的盆式绝缘子隔离。这时，盆式绝缘子不但起着支持导体的作用，还起着隔离SF6气体的作用。各独立气室在电路上彼此相通，在气路中则互相隔离。（3）每一个气隔单元都有一套元件，即：SF6密度继电器（带SF6压力表及报警接点）、自封接头、SF6配管等，它们直接安装在气隔单元的合适位置。例如，断路器气隔表计装在断路器本体上。每个气隔单元的抽真空、充放气、测水分等工作在各自气隔单元就地进行，而对SF6气体的报警、闭锁信号则在现场控制柜上发出。任务2城市轨道交通供电系统设备（四）现场控制柜现场控制柜（LCP）是对GIS进行现场监视与控制的集中控制屏，也是GIS间隔内、外各元件及GIS与主控室之间电气联络的中继枢纽，如图所示。所以维护LCP的完好，对保证电站正常运行起着至关重要的作用。主变电所110kV电缆采用保护装置实现差动保护功能。任务2城市轨道交通供电系统设备1、主要功能（掌握）（1）实现断路器（CB）、隔离开关（DS）、快速接地开关（FES）、接地开关（ES）的就地、远方选择操作，在控制柜上进行就地集中操作。（2）监视CB、DS、FES、ES的分闸、合闸位置状态。（3）监视GIS各气室SF6系统密度及操动机构是否处于正常状态。（4）实现GIS内CB、DS、ES、FES之间的电气联锁。（5）显示一次主接线形式及运行状态。（6）作为GIS各元件间及GIS与主控室之间的中继端子箱，接收或发送信号。（7）监视控制回路电源是否正常，并通过电源开关、熔断器、保护开关，对LCP及GIS的二次控制、测量和保护元件起保护作用。任务2城市轨道交通供电系统设备2、结构特点（了解）（1）结构紧凑、功能齐全、外形美观。（2）门面上的操作开关与模拟元件位置指示器相对应。（3）LCP内、外各元件都有相应的铭牌表示。（4）由于采用了自动开关，使用时不用常换熔断器。（5）柜内装有照明灯，由限位开关控制，门开灯亮，门关灯熄，便于维护和管理。（6）对CB、DS、FES、ES控制回路、位置指示回路等，分别设置了电源开关，以提高控制回路电源的可靠性。（7）装有就地/远方操作选择开关，可以实现对CB、DS、FES、ES的就地/远方控制。（8）就地/远方选择开关可以自带挂锁，防止发生误操作。（9）装有SF6监控系统，可以实现对GIS各气室的监控。（10）具有足够的备用端子，供用户使用。任务2城市轨道交通供电系统设备（五）110kV开关柜的主要操作

110kV系统可通过控制中心遥控(中央级)、变电所电力监控计算机操控或线路测控柜控制(变电所级)，以及现场控制柜控制(就地级)。正常运营期间，供电系统运行以拄制中心远控为主。主变电所运行一般不采用就地控制，只有在检修或设备故障时，根据需要对设备进行就地电气控制。任务2城市轨道交通供电系统设备（六）110kV

GIS日常巡检

1、检查和维护的分类检查和维护分为日常巡检、定期检查维护和特殊检查三种。

日常巡检：检查设备的外观状态、避雷器放电计数器的数字、各气隔的密度表的显示情况、现场控制柜的控制开关的位置等。

定期检查的项目有：SF6的微水含量、密度继电器显示精度、控制柜的功能、二次接线的可靠性、电流互感器和电压互感器的精度等。特殊检查：对于非动作元件，在出现特殊情况的时候要进行这项工作，例如，出现放电等。任务2城市轨道交通供电系统设备

2、日常巡检要求在证实GIS室的内部环境是通风的，且至少有18%的含氧量时才能进入。在出现特殊情况时，必须证实氧气和通风水平能克制引起窒息的SF6和浓烟的前提下，方可让人进入。只有通过审核的操作人员，才能进行日常巡视工作。巡视人员在GIS室巡视时，应该严格执行工作规范。（运行）3、定期检查维护要求为了避免不必要的伤害，应先确认相关的设备或检查的间隔己经退出运行。（停电）如果要打开检查，先证实内部气压已完全被释放，再去拆除该单元上的有关零部件。为防止受到水分及其他源头的湿气对检修质量的影响，GIS打开部位应及时保护、防潮。检修要接触主导电部分，确保接触部位的主导电回路可靠接地。任务2城市轨道交通供电系统设备二、110kVGIS读图方法（一）110kV断路器分合闸回路符号说明SA0就地、远方转换开关SA6断路器分合闸转换开关KA外部闭锁条件继电器触点S52断路器辅助触点LS3行程开关