GIS说明书

330KV GIS

设备结构介绍

1母线

母线是GIS 中汇总和分配电能的重要组成元件，一般按其所处的地位可分为主母线和分支母线。按其结构形式，还有单相式和三相共箱式之分。

对于252∽363kVGIS 而言，一般主母线常采用三相共箱式结构，而分支母线为单相式结构，详见图1和图2。

图1 分支母线结构图 图2 三相母线结构图

1.1 单元设计

如图所示，导电回路连接都为插入式。其过渡触头有梅花触头和表带触头两种。组装与拆卸都很方便。 外壳连接处是用螺栓、螺母紧固，因此很容易在短时间内更换或加长。 1.2 气室分隔

支持导电杆的盆式绝缘子有两种。其中心导体被浇注在环氧树脂中。 a ）非气隔绝缘子

绝缘子两侧的气体可相互贯通，属于同一气室； b ）气隔绝缘子

绝缘子两侧的气体完全隔开，属于不同的气室。即使是在极限压力差下，气体也不会泄漏到相邻的气室中。

气隔绝缘子除应有很好气密性以外，还必须具有足够的强度，应能承受母线外壳内部因接地故障电弧所引起的压力升高。 1.3波纹管配置

一般在母线较长时，为了防止由于热胀冷缩和安装误差或基础形变造成设备破坏，常在母线之间配置波纹管。此外，在GIS 与外界振动源直接相连时，为了吸收振动，也常需配置波纹管。

盆式绝缘子

吸附剂

触头

导电杆

外壳

吸附剂

母线接头

过渡触头

导电杆

支持绝缘子

外壳

2断路器结构和工作原理 2.1 总体结构

断路器外形结构见图1及图2。断路器为每极单断口结构。每台产品由三个单极组成。每极包括灭弧室、操动机构。产品每极配用一台液压碟簧操动机构，可单极操作，也可三极电气联动操作。

图1 三相断路器外形图（立式） 图2 单相断路器外形图（卧式） 2.2 灭弧室

灭弧室为压气式变开距、双吹结构。它是由壳体、静触头系统、动触头系统、绝缘拉杆、直动密封等组成。

在合闸位置，电流从上端的梅花触头经导体、主触头座、静触头、中间触头、动触头座，到下端的梅花触头。

分闸时，由绝缘拉杆带动动触头一起向下运动，当动、静弧触头脱离时，其间产生电弧，与此同时压气缸中的SF6气体压力已建立起来，强大的气体吹熄电弧。

合闸时，绝缘拉杆向上运动，这时所有的运动部件按分闸操作的反方向动作，SF 6气体进入压气缸，动触头最终到达合闸位置。

图3灭弧原理示意图

2.3 液压碟簧操动机构 2.

3.1 概述

如图4所示液压碟簧操动机构，主要由五个功能模块组成。见图5 所示：

a ）贮能模块（4-1）：由于由三组相同的贮能活塞、工作缸、支撑环和16片碟簧组成；

b ）监测模块（4-2）：主要由限位开关，齿轮、齿条构成的贮能弹簧位置指示器及泄压阀组成；

c ）控制模块（4-3）：包括1个合闸电磁铁、2个分闸电磁铁、换向阀和调整分、合闸速度的可调节流螺栓。元件位置可参见图5；

d ）打压模块（4-4）：主要由贮能电机、变速齿轮、柱塞油泵、排油阀和位于低压油箱的油位指示器组成；

e ）工作模块（4-5）：主要由两端带有阶梯缓冲的活塞杆和工作缸组成，工作缸兼作固定其它功能元件的基座。

1. 贮能模块；

2. 监测模块；

3. 控制模块；

4. 打压模块；

5. 工作模块

6. 泄压阀操作手柄；

7. 弹簧贮能位置指示器

图4 液压碟簧操动机构

1. 分闸电磁阀；

2. 分闸电磁阀；

3. 合闸电磁阀；

4. 分闸节流螺栓

5. 合闸节流螺栓

6. 堵头；

7. 换向阀 图5 控制模块

2

1

3

7

4

5

6

2.3.2 储能

液压碟簧操动机构的工作原理见图6a和图6b所示。

(a) 未贮能，分闸状态 (b)已贮能，分闸状态

1.低压油箱；

2.油位指示器；

3.工作活塞杆；

4.高压油腔；

5.贮能活塞；

6.支撑环；

7.

碟簧；8.辅助开关；9.注油孔；10.合闸节流阀；11.合闸电磁阀；12.分闸电磁阀； 13.

分闸节流阀；14.排油阀；15.贮能电机；16.柱塞油泵；17.泄压阀；18.行程开关

图6a 液压碟簧操动机构工作原理示意图

(c) 已贮能，合闸状态

图6b 液压碟簧操动机构工作原理图示意图

当贮能电机接通时，油泵将低压油箱的油压入高压油腔，三组相同结构的贮能活塞在液压的作用下，向下压缩碟簧而贮能。

注意：贮能时应特别注意储能电机仅适用于短时工作。为了防止贮能电机过热而损坏，贮能电机启动每小时不能超过20次。 2.3.3 合闸操作

当合闸电磁阀线圈带电时，合闸电磁阀动作，高压油进入换向阀的上部，在差动力的作用下，换向阀芯向下运动，切断了工作活塞下部原来与低压油箱连通的油路，而与储能活塞上部的高压油路接通。这样，工作活塞在差动力的作用下，快速向上运动，带动断路器合闸。 2.3.4 分闸操作

当分闸电磁阀线圈带电时，分闸电磁阀动作，换向阀上部的高油压腔与低压油箱导通而失压，换向阀芯立即向上运动，切断了原来与工作活塞下部相连通的高压油路，而使工作活塞下部与低压油箱连通失压。工作活塞在上部高压油的作用下，迅速向下运动，带动断路器分闸。

2.3.5 机械防慢分装置

为了保证可靠的防慢分，液压碟簧操动机构的换向阀本身就具有防失压慢分的功能，设

高压油

低压

油

置了机械防慢分装置，如图7所示。

1拐臂 2弹性开口销 3连杆 4调整螺栓 5支撑环

图7 机械防慢分装置工作原理图

其中图7（a）为机构正常工作状态，图7（b）为失压状态。断路器处于合闸位置，一旦机构液压系统出现失压故障，支撑环5受到弹簧力的作用，向上运动h2，推动连杆3，连杆3带动拐臂1顺时针转动h3，支撑环向下慢分的活塞杆，使断路器始终保持在合闸位置。待机构的故障排除后重新贮能，在储能活塞的作用下，支撑环5向下运动压缩碟簧，连杆3在复位弹簧力的作用下，带动拐臂1逆时针转动，脱离活塞杆，产品又恢复正常工作状态。

注意：在安装时，或要进行慢分、慢合操作时，应将弹性开口销2拔出，否则有可能使拐臂1损伤。待工作完成后，切记应将弹性开口销2再装上。出厂时，h1的尺寸已调整好，安装时请不要松动调整螺栓4。

2.3.6 缓冲

为了使断路器在分、合闸操作末期平稳的停下来，在操作活塞的两端设置了阶梯缓冲器，通过逐渐缩小油流的截面积，吸收分、合闸操作的剩余能量，降低断路器本身的冲击，机械

特性平滑，提高了机械可靠性。 2.3.7 防跳跃

防跳跃功能主要是靠电气控制回路实现。 2.3.8 闭锁

为了保证断路器具有所需要的开断能力，操动机构中的控制回路中设有两种闭锁装置，一种是低SF 6气体压力操作闭锁，另一种是低操作油压闭锁，前一种是由SF 6气体密度计实现，而后一种则是通过固定在支撑环上的齿条，随储能弹簧上下运动，转动与其啮合的齿轮，与齿轮同轴的凸轮带动限位开关实现。 2.4 SF 6气体系统 2.4.1 SF 6气体监控系统

如图8所示，三极本体SF 6气体系统各自独立，每极本体分别由三通阀E （8-2）连向SF 6气体密度监控器（8-3）和供气、检查口。

1. SF 6断路器

2.三通阀E

3. SF 6密度监控器

图8 SF 6气体系统

阀E 在运行情况下，应处于常开位置，以连通本体和SF 6管路系统，以便密度监控器随时监测本体中的气体密度。供气、检查口用O 形密封圈和专用法兰密封。当SF 6气体密度降低，发出报警时，可由此口补给SF 6气体，即便是在带电运行的条件下，可由此口补气。也使用此口检查SF 6密度计动作值。

SF 6气体密度监控器采用表计合一的结构，表计内部装双金属片进行温度补偿，能直观监视气压变化（-20℃～60℃范围内，误差为2.5%，可以不必修正环境温度对SF 6气压的影响，直接充入额定气压的SF 6气体），其外形和工作原理见图9。

SF 6气体密度监控器可发出以下信号：

当SF 6气体气压低于0.55MPa 时，发出补气信号。 当SF 6气体气压低于0.50MPa 时，发出闭锁机构操作信号。

图9 SF 6气体密度监控器外形和工作原理 2.4.2 吸附剂装配

为了维持SF 6气体的干燥度，每一极断路器都装有吸附器。更换吸附剂的方法见图10。

图10 更换吸附剂

2.5 六氟化硫(SF 6)气体 2.5.1 特性

纯SF 6是隋性气体，它具有理想的稳定性，优异的灭弧能力和介质强度。SF 6气体无毒、无味、不可燃，是最稳定的化合物之一。SF 6气体密度约为空气的5倍，其导热率也比空气大得多。在大气压下，介质强度约为空气的2.4倍。而在0.3MPa 气压下与油的介质强度相当。

SF 6气体经电弧分解后，会生成某些低氟化合物。但是，这些分解物数量很少，而且大部分在极短时间内又复合成SF 6

气体，因而对灭弧能力和介质强度也没有影响。电弧能量形

P

P

L1

L2

C 1

C 2

成的固态分解物是金属氟化物，呈灰色粉末状。在断路器内部的干燥条件下，这种粉末具有很高的介质强度。电弧能量只导致局部SF6气体的热膨胀，而且既不产生冲击压力波，也不产生像在液体介质中那样的压力传递，而且在SF6介质中无大量电弧分解物悬浮于该介质之中。因此，SF6断路器的性能非常稳定。

2.5.2 SF6气体处理的防护措施

SF6气体的惰性和稳定性都无害于人体健康。经电弧分解的SF6低氟化物呈轻度的酸性，对眼、鼻有刺激，长时间接触有害健康。

在检修断路器时，首先将SF6气体回收，将断路器打开，壳体内的金属氟化物粉末可用真空吸尘器轻易地吸净。在此期间，维修人员应戴好防毒面具，有活性过滤器的呼吸保护装置、化学型的工业防护眼镜和防护手套，严格按照检修有关规程进行工作。

在断路器进行大修时，短期接触SF6分解物并不会危及人体健康。因为断路器的大修次数少，维修人员不可能反复地或连续不断地吸入SF6粉尘。

2.6 操作

2.6.1从用户的控制室或断路器的就地控制柜，对断路器进行电气合闸或分闸操作，如果气体系统压力下降到闭锁压力以下， SF6气体密度继电器接点将闭锁操作回路，防止电气合闸或分闸。对照断路器的二次电气原理图以确定所需的控制要求。电气操作断路器以前应检查下列项目：

a）图8中SF6密度继电器的指示压力大约为0.50MPa，SF6气体系统阀门在正确位置；

b）直流控制电压和电机电源电压符合要求，所有控制开关闭合（除加热器回路按需要闭合或打开外）；

c）分合指示器的指示位置；

注意：不按照安装使用说明书使断路器误操作，将会导致财产损失、非计划停电和降低断路器的使用寿命。

2.6.2 紧急操作

如果储能弹簧已储能，储能指示器指示为储能到位，按动机构内的合闸或分闸电磁铁，而无需电源就可操动断路器进行合闸或分闸。

注意：紧急操作时与闭锁保护无关，因此在操作前应检查SF6压力是否正常，如果SF6气压低于闭锁压力，禁止操作断路器。

进行紧急操作时，切勿将手、身体和衣服与机构接触，否则有可能伤害人的身体。

3 隔离开关

252/363kVGIS 用隔离开关的所有带电部件（如动、静触头等）均安装在金属壳体中，隔离开关具有一套分、合闸装置，由电动或弹簧操动机构进行操作。

由于这种隔离开关的分、合闸装置没有开断能力，因此，与断路器及其它隔离开关和接地开关之间必须具有联锁。根据主接线的需要，隔离开关有时须具备一定的开合容性、感性小电流和母线转换电流能力，隔离开关内部通过专门设计来满足这些要求。 3.1 结构

如图1所示这种隔离开关由三个标准装配单元组成，并且配有一台电动或弹簧操动机构。 装在壳体中的隔离开关动触头是经过绝缘棒及密封轴伸出来经过连接机构与操动机构连接，每一壳体中充有一定压力的SF 6气体。

图1 隔离开关 3.2 隔离部件（断口）

如图2和图4及图5所示，本隔离开关通过密封轴使绝缘棒旋转，带动动触头作往复运动。

图2 GR 型隔离开关断口 图4 GL 型隔离开关断口

操动机构箱

隔离开关外壳

图3 连杆制动间隙 图5

本隔离开关有GR 型和GL 型两种。GR 型的载流回路呈直角形布置，GL 型的载流回路直线布置。 4接地开关

接地开关作为检修时的安全保护装置，其配置位置由系统主接线确定。本接地开关的壳体与GIS 壳体之间设有绝缘隔板，可用于主回路电阻的测量、断路器触头接触的检测等。本接地开关根据技术规范的要求由一台手动或气动或电动操动机构操作。为了防止误操作关合到带电主回路上，本接地开关应与其相关的隔离开关、接地开关和断路器联锁。 4.1 结构

如图1所示，本接地开关是由三个彼此分离的装配单元组成。并且配有一台手动或气动或电动操动机构。安装在壳体中的接地装置通过密封轴和连接机构连接。每一壳体内充有一定压力的SF 6气体。

图1 接地开关外形

4.2 接地装置

2~制动螺钉（红色）

连杆

如图2所示，本接地装置借助于操动机构的驱动，使其密封轴旋转，带动动触头运动。当该接地开关合闸（接地）时，其电流通路是静触头→动触头→接地开关壳体及接地端子。

图2 接地装置

4.3 操动机构

操动机构可选用如下操动机构：CSG1型手动操动机、CJG2型电动操动机构。 a ）手动操动机构请参阅《CSG1型手动操动机构说明书》； b ）电动操动机构请参阅《CJG2型电动操动机构说明书》。 4.4 连杆制动间隙的检查

测量连杆与接地开关制动螺钉间的间隙。其推荐值由图3给出，可用于确定合闸与分闸是否到位。

图3 连杆制动间隙

5 就地控制柜

就地控制柜（LCP ）是对GIS 进行现场监视与控制的集中控制屏。也是GIS 间隔内外各元件以及GIS 与主控室之间电气联络的集中端子箱。所以，维护LCP 的完好，对保证电站正常运行起着非常重要的作用。 5.1 主要功能

GIS 的就地控制柜一般具有就地操作、信号传输、保护和中继等功能，具体内容如下：

连杆

1）实施CB ，DS ，ES （FES ）就地操作。 2）监视GIS 各元件的位置状态。

3）监视GIS 各气室SF 6气体密度及压力源压力是否处于正常状态。 4）监视CB 电气防跳功能。 5）实现CB 非全相跳闸功能。

6）实现GIS 间隔之间的元件以及GIS 间隔内元件的电气联锁。 7）作为GIS 各元件之间及GIS 与主控室之间的中继端子箱，传输信号。 8）显示一次主结线形式及各元件运行状态。

9）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GIS 的二次控制，测量和保护元件起保护作用。 5.2结构

5.2.1 就地控制柜外形见图1。就地控制柜内部部置见图2。

图1 就地控制柜外形图 图2 就地控制柜内部布置图

5.2.2 结构特点：

1）结构紧凑，功能齐全，外形美观。

2）门面上的操作开关与摸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）采用了自动开关，安全方便。

5）柜内装有照明灯，由限位控制，门开灯亮，门关灯熄。

光示牌

转换开关

模拟母线

操作开关

门锁

吊环

6）对CB、DS/ES/FES控制回路，位置指示器回路等分别设置了电源开关，提高了控制回路的可靠性。

7）DS/FES/CB回路分别由两个选择开关控制，可以实现就地—远方控制。

8）具有足够的备用端子。

9）电缆可从柜下边进入，也可从前边进入。

10）选择开关自带锁或置于柜内，可防止误操作。

5.3主要元件及其用途

5.3.1 门面上元件

1）故障指示器

采用掉牌型、光字型或灯型故障指示器，可以醒目地监视SF6气体密度和动力源、控制电源是否正常。

2）位置指示器

可反映各元件的分合闸状态（合闸—与模拟母线重合，分闸—与模拟母线垂直，电源断开时与模拟母线成45°角）。

3）操作开关

采用自复位式操作开关，可以在现场进行CB、DS、FES（ES）的操作。

4）选择开关

采用自保持式转换开关，能完成就地—远方操作的转换。对CB和DS/FES（ES）分别设置两个转换开关，使得在运行和检修时，其操作方式十分灵活。

5.3.2 柜内元件

1）自动开关

用于CB、DS/ES（FES）回路，作为直流电源和交流电源回路子控制开关和回路保护开关，具有可靠性高，能够快速切断故障回路。

2）保护开关

PT二次侧的短路保护用自动开关。其附带的一对触点，可发出动作信号。

3）熔断器

作为PT二次侧的短路保护。

4）限位开关

作为照明灯的控制开关，门开灯亮，门关灯熄。

5）加热器

主要用以防潮。所以，一般应连续通电，并定期检查是否完好。

6）其它元件

包括继电器、电阻、端子排及其它附件。

6 SF6气体

GIS以SF6气体做为绝缘和灭弧介质。因此，一方面，必须对GIS进行抽真空，充入或回收SF6气体，进行SF6气体水分测量。而另一方面，为保证GIS运行的可靠性及安全性，必须在运行中对GIS内的SF6气体进行监控。因此，SF6系统在GIS中是非常重要的部分。GIS 的SF6系统分为二个部分。

6.1SF6气隔单元

GIS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。构成需要进行SF6监控的气体系统。

6.2 监控装置

对各气隔单元实现抽真空，充入或回收SF6气体，测水分以及对SF6气体状态进行监控的装置。SF6系统的监控方式一般采用集中控制和分散控制。

6.2.1 252/363/550kVGIS的SF6系统采用分散控制方式时，SF6气路按气隔单元由各自的监控装置进行监控，与LCP柜有电气信号相连。

每一个气隔单元有一套元件即：SF6密度计（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。对断路器，表计仍在机构箱内。

抽真空、充放气、测水分等各自在气隔单元就地进行，而对SF6气体的报警，闭锁信号则在LCP柜上发出。

目前252/363/550kVGIS一般采用分散控制方式。GIS采用分散控制后，SF6监控装置直接安装于每个气隔单元上，图1、图2表示了252/363kVGIS监测系统中常用的二种主要元件。

图1

S F6密度计（主母线用）

仪表接头

法兰自封接头

图2

6.2.2 SF 6密度计

SF 6密度计带有SF 6压力指示和报警触点的SF 6密度继电器。在表上直接读出所连接的气室的SF 6压力，而通过引线，将报警触点接入就地控制柜，当气室内SF 6气体降低时，则通过控制柜上光字牌指示灯或报警继电器发出SF 6压力降纸的报警信号，或是断路器气室SF 6压力降低的报警信号及断路器操作闭锁信号。目前，用于252/363kVGIS 上的SF 6密度计的型号较多，例如CBS 或WIKE 表等，具体选型因用户订货要求不同而不同。其规格、外型尺寸及技术参数可参考《72.5—126kVGIS 的SF 6系统安装使用说明书》。 6.2.2 自封接头

自封接头可以代替原来的SF 6阀门，正常运行时，该接头处于“自封”状态，需要接通时，将自封接头顶开、将气管接上，即可将SF 6气路接通。

对气室进行抽真空，充入或回收SF 6气体，以及测SF 6水份，均通过自封接头进行。

S F 密度计6 （分支母线用）

仪表接头

自封接头

S F 配管

6