全封闭式组合电器(GIS)

全封闭式组合电器(GIS)——gas insulated substation第一章GIS简介1、GIS的定义全部采用SF6气体作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中金属封闭开关设备。

它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、套管8 种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gas insulated substation。

2、GIS厂商介绍目前GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通、阿海珐(Areva)集团等，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、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％。

3、GIS的特点GIS一般由各种不同的间隔组成。

本站为户内站，额定电压为252KV，主接线采用双母线接线方式。

本期上8个间隔，其中3个主变、2个出线、2个测保、1个母联间隔。

断路器机构采用CYT机构，电机电压AC220V、控制电压DC110V。

隔离、接地开关机构电机电压AC220V、控制电压AC220V。

断路器气室采用双闭锁接点密度继电器，其余气室采用单接点密度继电器。

进、出线为套管架空线路。

采用了三相共箱式结构（即三相灭弧室，安装在同一壳体内）。

GIS与传统敞开式配电装置相比主要由于其具有以下几个方面的优点：（1）GIS具有占地面积小、体积小，重量轻、元件全部密封不受环境干扰。

（2）操作机构无油化，无气化，具有高度运行可靠性。

（3）GIS采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低；检修工作量小时间短。

共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。

（4）优越的开断性能——断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构）,充分利用了电弧自身的能量。

（5）损耗少、噪音低——GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。

弹簧机构的采用，使得操作噪音很低。

34．GIS进出线布置图第二章SF6气体性质1、SF6气体的物理和化学性质（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。

在1.2Mpa时液化，为此SF6断路器中都不采用过高压力，使其保持气态。

（3）SF6气体有很强的电负性（SF6+e- =SF6-）而正负离子容易复合成中性质点或原子，这是一般气体所没有的，则SF6气体较其他气体有更强的灭弧性能。

（4）而在断路器和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。

尤其是有些高毒性分解物．如SF4、S2F2、S2F10 、SOF2、HF和S02，它们会刺激皮肤、眼睛、粘膜，如果吸入量大，还会引起头晕和肺水肿，甚至致人死亡。

2、SF6气体压力与温度的关系（1）0.65Mpa气室过压报警。

（2）0.6Mpa断路器气室额定压力。

（3）0.5Mpa断路器闭锁压力。

（4）0.45Mpa其余气室过压报警。

（5）0.4Mpa其余气室额定压力。

（6）0.35其余气室补气压力。

3、GIS室发生SF6泄漏的危害GIS室内空间较封闭，一旦发生SF6气体泄漏，流通极其缓慢，毒性分解物在室内沉积，不易排出，从而对进入GIS室的工作人员产生极大的危险。

而且SF6气体的比重较氧气大，当发生SF6气体泄漏时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。

4、泄露气体伤害后主要症状（1）呼吸系统：刺激呼吸道，打喷嚏，呛咳，咽部干燥，有烧灼感，继而呼吸不畅，胸闷气短，严重时呼吸困难，喉头水肿、溃烂。

（2）眼部：流泪，怕光，烧灼感，充血，水肿。

（3）皮肤：瘙痒，皮疹，接触处可能有红肿。

（4）消化道：吞咽困难，恶心，呕吐，腹痛。

（5）神经系统：突然头痛，头昏，全身软弱无力，感觉抑郁，严重会惊厥，抽搐，休克，猝倒，昏迷。

5、现场急救办法如果怀疑发生中毒现象，应采取以下措施：（1）组织人员立即撤离现场，开启通风系统，保持空气流通。

（2）观察中毒者，如有呕吐应使其侧位，避免呕吐物吸入，造成窒息。

（3）皮肤污染，应立即用清水冲洗，换衣服。

（4）眼部伤害或污染用清水冲洗并摇晃头部。

（5）应弄清毒物性质，并保留呕吐物待查。

（6）现场应配备必要的药品。

6、防护方法（1）减少SF6气体的排放量，提高气体的回收率。

设备内的SF6气体不得向大气排放，应采用净化装置回收，经处理合格后方准使用。

（2）SF6电气设备安装与主控制室隔离，防止泄漏气体进入主控室。

设备安装室内应有良好的排风系统，通风孔应设在室内下部，底部应设SF6气体泄漏报警器和氧量仪。

（3）工作人员不得单独或随意进入GIS室，因工作需要必须进入时应先排风20min，不准在设备防爆膜附近停留。

工作人员在进入电缆沟或低位区前，必须测量氧气含量，如氧气含量低于18%时，不得进行工作。

气体采样及处理渗漏时，工作人员要穿带防护用品，并在通风条件下进行。

（4）发生紧急事故应立即开启全部通风系统进行通风，发生设备防爆膜破裂事故时，应停电处理，并用汽油或丙酮擦拭干净。

第二章SF6断路器一、断路器本体部分1、外部形状：弹簧机构、底座、断路器装配、密度继电器、防爆片、挡板。

弹簧机构悬于底座侧面，断路器装配在底座上面，起到连接弹簧结构与断路器装配的作用。

2、开断装置结构（1）绝缘支座：起着绝缘支撑的作用。

下部实现的是对操动机构的绝缘，上部连接的是静触头座。

（2）静触头：内有可导电部件，实现电流互感器与断路器的通路，安装在静触头座上。

（3）动触头：其外部是动触头座。

动触头是电流断开的位置，也是电弧产生的地方。

因此对其电气、机械性能要求较高，所以用了铜钨合金材料制成，具有耐高温等良好的机械性能。

（3）动触头座：是有环氧树脂浇灌而成，有良好的绝缘性能。

动触头藏于SF6气室内，气室的巧妙的设计使在电弧产生后能够有效的灭弧，期间有几个比较关键的地方是引弧环、导向筒及喷嘴。

（4）引弧环：主要是让电弧均匀分配以利于灭弧。

（5）导向筒：是使断路器分合时动作准确到位。

（6）喷嘴：就是要保证其喷出的SF6气体集中与于电弧。

以便在电流过零时实现有效的灭弧。

（7）静弧触头：它与动触头相联，的是也是由铜钨合金制成。

（8）静弧触头的导电部分与静触头的可导电的部件相连，实现回路的导通。

（9）拉杆：是动触头动作的最直接的部件，在断路器分合闸栏杆带动灭弧装置里整个可动部件运动，实现分合闸。

（10）内拐臂：带动三相的拉杆，实现三相连动的的功能。

3、断路器导电回路从电流互感器的电连接部分——静触头座——静弧触头——动动弧触头——压气缸——带状触指——导向筒——动触头座——另一端的电流互感器的导电部分。

4、绝缘结构（1）对地的绝缘：通过断口间绝缘座，绝缘拉杆来实现。

（2）断口间的绝缘：通过断口间的绝缘筒、喷嘴、SF6气隙来实现的。

（3）相间绝缘：通过SF6气隙来实现的。

5、灭弧原理灭弧室采用的是双气室自能式的灭弧原理，有一热膨胀室和一压气室，在两室之间有一单向阀片，在压气室的下部外侧设有减压弹簧和一减压阀片。

A、B、C三极灭弧室的绝缘栏杆分别与拐臂盒中的三个内拐臂相连。

弹簧操动机构带动拐臂盒中的主传动轴，主传动轴通过拐臂与连杆传动，带动绝缘拉杆相连的三个拐臂运动，从而使A、B、C三极灭弧室共同进行合闸操作。

6、灭弧过程（1）开断大电流时，主触头分开后，弧动、静触头随后产生电弧。

电弧能量加热热膨胀室建立灭弧所需的压力。

热膨胀室中的高压力气体经绝缘喷口吹向电弧，使电弧在电流过零时熄灭。

随后阀门打开，排出多余气体。

（2）开断小电流（电抗、电容电流和空载线路）时，由于电弧能量小，依靠电弧能量难以建立灭弧所需的压力，因此必须设法提供附加吹气作用。

附加气吹作用是动触头向下运动带动固定活塞的压气作用使辅助气室（压气室）中的压力升高，打开阀门，让气体通过压气室经绝缘喷口吹向电弧。

二、断路器操作机构1、弹簧操作机构结构6-1合闸弹簧6-2合闸脱扣器6-3合闸止位销6-4棘轮6-5棘爪6-6拉杆6-7传动轴6-8储能电机6-9主拐臂6-10凸轮6-11磙子6-12分闸止位销6-13分闸脱扣器6-14分闸弹簧6-15分闸弹簧拐臂6-16传动拐臂6-17主传动轴弹簧操作机构结构实物图2、弹簧操作机构各部件的作用（1）合闸弹簧：它比分闸弹簧要大一些，弹簧的弹力也相对大一些，这主要是因为弹簧在合闸的同时要给分闸弹簧储能，对其操作功要求要高一点。

（2）合闸脱扣器：合闸时候将合闸弹簧预储存的能量释放出来，实现弹簧合闸，而脱扣器的能量主要来自合闸线圈，当合闸线圈受到合闸的信号之后，立即动作于合闸脱扣器动作。

（3）合闸止位销：合闸弹簧在预合储能的时，当储能电机带动棘轮既定位置，合闸止位销动作，将弹簧能量储存在既定的状态。

（4）棘轮：带动合闸弹簧的拉杆弹簧压缩储能，并且棘轮上面还安装有能够控制行程开关的部件，当棘轮转动到既定地方时，它会自动的将行程开关断开，使电机停止工作。

（5）棘爪：棘爪是与棘轮相配合作用的，棘轮转动的过程当中，棘爪总是一格一格给它定位，并发出滴答滴答的声响。

（6）拉杆：作用很简单，就是实现能量的传递。

（7）传动轴：它是有钢铸造而成，同拉杆一样，实现一些动作部件的连接。

（8）储能电机：它是动力的源泉。

为合闸线圈的储能提供动力。

他控制引线均引接至汇控柜里面，电源的来源也是由引接进来的。

本操动机构用的是750W的电动机。

（9）减速器：由于电机的转速很快，而齿轮等转动的速度却比较慢，为了实现两者之间的协调。

所以要让电机的速度降来。

（10）主拐臂：目的是为了实现三相连动凸轮：分闸装置里面的一部分，与磙子等部件组成一个整体。

（11）其他：另外的分闸止位销，分闸脱扣器，均与合闸时作用相同，只是方向相反而已。

3、动作过程（1）合闸弹簧储能操作当断路器合闸操作完毕时，限位开关将储能电机接通，电机带动棘爪推动棘轮顺时针旋转，通过拉杆将合闸弹簧储能，棘轮过死点后，在合闸弹簧力的作用下棘轮受到顺时针的力矩，但合闸脱扣器又将棘轮上的合闸止位销锁住，从而将机构保持在合闸预备状态。

（2）合闸操作弹簧机构处于分闸位置且合闸弹簧已储能。