126kVGIS气体绝缘金属封闭开关设备讲义

126kVGIS气体绝缘金属封闭
开关设备
西安西开高压电气股份有限公司
目录
1 GIS介绍
2 GIS元件构成
3 GIS间隔组成
4 GIS主接线形式、总体布置
5 SF6气体系统
第一章GIS简介
1 名词解释
SF6气体绝缘金属封闭开关设备又称封闭式组合电器，简写为GIS。

它是三相带电导体封闭于一个充有一定压力SF6气体、且接地的金属外壳内。

2 GIS优点
气体绝缘金属封闭开关设备，主要元件均装入密封的金属容器，内充以绝缘气体，故具有体积小、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。

第二章 GIS元件构成
1 GIS元件介绍
1.1 CB—断路器
1.2 DS—隔离开关
1.3 ES/FES—检修/故障关合接地开关
1.4 BUS—母线
1.5 CT—电流互感器
1.6 VT—电压互感器
1.7 LA—避雷器
1.8 LCP —就地控制柜
1.9 终端元件– SF6 \air Bsg 瓷套
SF6 \oil Bsg 油气套管
CSE电缆终端
2元件电气功能，电气符号及外形及结构原理
2.1 断路器
电气功能：对电力系统和设备进行控制与保护，即可切合空载线路和设备，也可合分和承载正常的负荷电流；又能在规定的时间内承载、关合及开断规定短路电流或过载电流以使电网正常运行。

图1 断路器电气符号图2 断路器外形
结构原理：灭弧室为单压式变开距双喷结构，它是由静触头和动触头，压气缸，活塞以及其它部件组成。

喷口、动弧触头、主动触头、气缸以及活塞杆组成灭弧室可动部装配。

在合闸时，绝缘拉杆带动灭弧室可动部向上垂直运动，使动弧触头、动主触头和静弧触头、静主触头完全接触，完成合闸操作，电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静触头、动触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧梅花触头。

在分闸时，绝缘拉杆带动灭弧室可动部向下垂直运动，使动弧触头、动主触头和静弧触头、静主触头完全断开，完成分闸操作。

图3 灭弧室分内部示意图 2.2 隔离开关
电气功能：能在分闸位置时，明显显示电路断开且保证触头间的开距，保证符合规定的绝缘隔离的要求；又能在合闸位置时，承载正常线路条件下的电流及规定时间内的异常电流（如短路电流），还能切合母线转移电流和母线充电电流。

静弧
静主绝缘
缸分闸状态
拉杆
杆
室绝缘台
静弧静主喷口
触头触头
图4 隔离开关电气符号图5 GL型隔离开关外形及内部结构外形图
结构原理：动触头、夹叉、拐臂连接在一起，构成隔离开关内部的可动部分，拐臂与绝缘拉杆连接，绝缘拉杆与轴密封连接。

在机构给出合闸操作命令时，机构的连接机构带动轴密封和绝缘拉杆转动，从而带动拐臂转动，拐臂推动夹叉和动触头向静侧导体运动，使动触头与静触头完全接触，从而完成合闸操作。

在分闸时，机构带动轴密封、绝缘拉杆向相反方向转动，拐臂也向相反方向转动，将夹叉和动触头往回拉动，使静触头完全回到动侧屏蔽罩内，从而完成分闸操作。

外壳
夹叉拐臂 图5 GL-DS 分闸示意图
图6 GL-DS 合闸示意图
2.3 接地开关/快速接地开关
电气功能：一般的维修用接地开关，如需要时可操动机构使之将回路接地，
以保护人身安全。

快速接地开关除具备维修用接地开关的功能外，还具备关合规定的短路电流的能力；尚且切合线路电磁感应电流和静电感应电流。

图7 电气符号图图8 接地开关外形结构图
原理结构：装在壳体中的动触头通过密封轴、拐臂和连接机构相连，壳体采用转动密封方式和外界环境隔绝，当该接地开关合闸时其接地通路是静触头，动触头、壳体及接地端子。

接地开关壳体与GIS壳体之间具有绝缘隔板，拆开接地线后，可用于主回路电阻的测量，断路器机械特性的检测。

图9 接地开关合闸示意图
图10 接地开关分闸示意图
2.5母线
主母线和分支母线均采用三相共箱式结构。

母线导体连接采用表带触
指，梅花触头。

采用主母线落地布置结构，降低了开关设备高度，缩小了开关设备占地面积。

在适当位置布置金属波纹管。

图11 三个间隔单母线主母线示意图
2.5 电流互感器
电气功能：将大电流转换成小值电流，在正常情况下，供给测量仪器、仪表以利计量用，在故障状态供给保护和控制装置，以便对系统进行有效保护。

一般测量极与保护极是分开的。

图12 CT 电气符号 图13 CT 内部结构
原理结构：内装电感式三相环氧浇注型电流互感器；
导体=初级线圈：
次级线圈固定在环型铁心上；
电流互感器线圈处于地电位，属于无故障CT；
2.6电压互感器
电气功能：将高电压转换成低电压，正常情况下，供给测量仪器、仪表作为计量用，或传递电压信息供给保护和控制装置，以便对系统进行有效地保护。

原理结构：所用电压互感器的一次绕组为全绝缘结构，另一端作为接地端和外壳相连。

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。

图14 VT电气符号图15 VT内部结构示意图
2.7避雷器
电气功能：当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后，优先于与其并联的被保护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保
护。

原理结构：避雷器为罐式氧化锌型封闭式结构,采用SF6气体绝缘，垂直安装。

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，芯体是由氧化锌电阻片作为主要元件，它具有良好的伏安特性和较大的通流容量。

图16 LA电气符号图17 LA外形图
2.8终端元件：
电气功能：GIS通过终端元件与外部电气设备连接。

按连接方式不同分为SF6充气套管、电缆终端、油气套管三种。

2.8.1 空气套管（三相分箱）：通过架空线与外部设备连接。

图18 BSG 电气符号 图19 BSG 外形图 2.8.2 电缆终端：通过电力电缆与外部设备连接。

图20 CSE 电气符号 图21 CSE 外形结构图 2.8.3 油气套管(三相分箱)：与变压器直接连接。

图22 油气套管电气符号 图23 油气套管外形结构图
第三章 GIS的间隔
1 概述
GIS是由完成某一功能的各个单元（又称间隔）组成，例如，进出线间隔、母联间隔、保护间隔等，通过各种间隔的组合，可以满足电力系统不同接线方式的要求。

接线方式将在第四章介绍。

2Z型断路器瓷套式进出线间隔
3 C型断路器电缆终端进出线间隔
4母联间隔
5 保护间隔
第四章 GIS一次主接线与布置方式
1 概述
126kVGIS主要布置形式有单母、双母分段、桥形、双桥、双母、变压器直联等多种接线方式，以桥形接线为多。

2 内桥接线
3 双母接线
15
12
14
13
11
10
9
8
7
879101211131415
4 线路变压器
CSE11 CSE12
LA11
CSE13
F
5 双母分段
1213
11109876543LA
LA
LA
LA
LA
LA
Q1Q22000A
2000A Q51
Q0
3150A,31.5kA CT31CT32CT33CT34CT35P230.11kV
0.11kV 33//
132kV VT
900/450/1 CL.PX 900/450/1 CL.5P20 30VA 900/450/1 0.5 15VA 3000/1 CL.PX 3000/1 CL.PX CSE
Q1Q22000A
2000A
Q51
Q0
3150A,31.5kA CT41CT52CT43CT44CT45Q52
3
0.11kV
0.11kV 33//
3X330kV VT
400/200/1 CL.PX 400/200/1 5P20 30VA 400/200/1 0.5 15VA 3000/1 CL.PX 3000/1 CL.PX BSG
Q1Q22000A
2000A
Q51
Q0
3150A,31.5kA CT51CT52CT53CT54CT55
30.11kV
0.11kV 33//
132kV VT
CSE
S A M E A S B A Y N O . E 03
Q1Q22000A
2000A Q51
Q0
3150A,31.5kA CT81CT82CT83CT84CT85
30.11kV
0.11kV 33//
132kV VT
CSE
S A M E A S B A Y N O . E 03
Q1Q22000A
2000A
Q51
Q0
3150A,31.5kA CT91CT92CT93CT94CT95
Q52
S A M E A S B A Y N O . E 04
Q1Q22000A
2000A
Q51
Q0
3150A,31.5kA CT101CT102CT103CT104CT105
30.11kV
0.11kV 33//
132kV VT
CSE
S A M E A S B A Y N O . E 03
VT
2000A 2000A
31.5kA FOR 3 SEC.
3150A 145kV BUS, LIVW 650kV VT
2000A
3
0.11kV
0.11kV 33//
3X330kV VT
BSG
Q1Q16
Q1Q17
Q2
Q69CT72CT71Q0
3150A,31.5kA CT74CT73CT75Q51
Q52
Q1Q23150A
3000/1 CL.PX 3000/1 CL.5P20 3000/1 CL.5P20
3000/1 CL.0.5
3000/1 CL.PX 3150A
CT62CT61Q0
3150A,31.5kA
CT64CT63Q51
Q52
Q11Q123150A
3000/1 CL.PX 3000/1 0.5 15VA 3000/1 CL.PX
3000/1 5P20 30VA 3150A
31.47VA
15VA
31.47VA
Q9Q52
Q82000A
Q9Q52
Q82000A
Q9Q52
Q82000A
Q9Q52
Q82000A
P1P2P1P2P1P2P1P2P1
P2
P1P2
P1
P2
P1
P2
P1
P2
P1
P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1
P2
P1P2
P1
P2P1P2P1P2P1
P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1
P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1
P2P1P2P1
P1P2P1P2
P2P1P2P1
P1P2P1P2P1P2
12
13
11
10
9
8
7
6
5
4
3
城南站主接线图、平面布置及SF6气室图
第五章 SF6气体系统
1 概述
GIS以一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，为保证GIS 运行的可靠及安全性，必须在运行中对GIS内部的SF6气体进行监控。

现大多采用分散控制方式（SF6气路按气隔单元在各自的监控装置进行监控，与LCP柜仅有电气信号相连）。

设计原则是按照设备各元件的执行功能并尽可能减少气隔的数量,同时考虑到减小事故和检修时涉及的范围来设置，每一个气隔单元有一套元件即：SF6密度计、自封接头、SF6配管等，他们直接安装在气隔单元的合适位置。

抽真空、充放气、测水份、对气体进行分析都可就地通过自封接头进行。

2气室划分
下图以一出线间隔的SF6系统图举例，图中表示了每个气隔单元的气室划分和气室的各种压力置。

在每个间隔的LCP柜柜门上有一次主接线图，在模拟图上用黑色菱形表示气隔绝缘子，显示出每个间隔的气室划分。

城南站SF气室图。