【正文】 S 設(shè)備的主接線設(shè)計(jì)原則與常規(guī)設(shè)備相同，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，它的基本要求有下列幾點(diǎn)。 圖 24 GIS組合電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 24 為部分 GIS 器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。后者它的尾部放在封閉電器的殼體中 ,并使6SF 氣體與套管的油隔離。圖 1 中封閉連接線為一金屬殼內(nèi)裝有鋁管導(dǎo)體 ,以 6SF 作為絕緣。 (7)母線和封閉連接線 母線的結(jié)構(gòu)有分相式和三相共筒式兩種 ,前者的導(dǎo)電部分裝在接地的金屬園筒中間 ,用盆式絕緣子支持 ,可避免相間故障 。二是無(wú)間隙的氧化鋅避雷器或金屬封閉的 6SF 絕緣的避雷器 。 圖 23 穿心式結(jié)構(gòu)電流互感器 (5)電壓互感器 電壓互感器按其原理可分為電磁式和電容式兩大類(lèi) ,電磁式主要用于 110kV 及以下電力系統(tǒng)中 ,而電容式電壓互感器主要用于 220kV及以上的電路中。另一種是開(kāi)口式 電纜結(jié)構(gòu) ,只能用于母線側(cè)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，通用性強(qiáng)。降低了運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，也相應(yīng)的降低了對(duì)操作功的需求。配彈簧操作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三極聯(lián)動(dòng)操作?？焖俳拥亻_(kāi)關(guān)除具有普通接地開(kāi)關(guān)的特性外，主要用于變電站 的進(jìn)線端，具有關(guān)合線路短路電流和切合線路感應(yīng)電流的能力。 圖 22 隔離開(kāi)關(guān)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu) (3)接地開(kāi)關(guān) 接地開(kāi)關(guān)也是 GIS 標(biāo)準(zhǔn)元件之一，按功能分為工作接地和快速接地兩種。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，通用性強(qiáng)。降低了運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，也相應(yīng)的降低了對(duì)操作功的需求。底座上裝有明顯的分合指示牌，內(nèi)充 6SF 氣體。普通隔離開(kāi)關(guān)和快速隔離開(kāi)關(guān)本體結(jié)構(gòu)是相同的，其三極結(jié)構(gòu)也完全相同，相間靠三極傳動(dòng)聯(lián)動(dòng)。普通隔離開(kāi)關(guān)主要用于在線路無(wú)電流時(shí)切合和隔離電路，配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，通過(guò)三極傳動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)三極聯(lián)動(dòng)操作。其主要作用是用來(lái)隔離電壓 ,視動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)方式的不同 ,有轉(zhuǎn)動(dòng)式和直動(dòng)兩大類(lèi) ,無(wú)論采用什么形式 ,都希望能開(kāi)斷小電容電流及環(huán)流。液壓機(jī)構(gòu)采用集成塊式，并且用油箱包容大部分液壓閥和液壓元件，使油箱外的管路大大減少，大大降低了滲漏的可能性。 ZF11252 型 GIS 的斷路器 的操作方式為分相操作，也可通過(guò)電氣聯(lián)動(dòng)對(duì)斷路器的三極同時(shí)進(jìn)行分、合閘及重合閘操作。斷口電場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，給斷路器的絕緣試驗(yàn)和開(kāi)斷試驗(yàn)提供了有力保證。再加上良好的速度特性配合，使斷路器既具有開(kāi)斷短燃弧的能力，又具有良好開(kāi)斷長(zhǎng)燃弧的能力。在結(jié)構(gòu)上，動(dòng)靜觸頭用絕緣子 聯(lián)結(jié)成為一個(gè)整體，降低了滅弧室的高度。氣壓缸內(nèi)的 6SF 氣體被壓縮后經(jīng)噴管與動(dòng)觸頭之間環(huán)形截面吹入燒弧區(qū)域，然后向上，下兩個(gè)方向吹拂電弧。 ZF11252 型 GIS 的斷路器的滅弧室采用變開(kāi)距雙噴管形式。 ZF11252 型 GIS 的斷路器的本體是由完全相同的三個(gè)單極組成，每極由金屬殼體，底西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 架，滅弧室，絕緣構(gòu)件（包括盤(pán)式絕緣子、絕緣支座和絕緣拉桿）以及密度繼電器，吸附劑等附件組成。液壓機(jī)構(gòu)置于本體的下部。 ZF11252 型 GIS 的斷路器是 GIS 的一個(gè)組成元件，它能關(guān)合與開(kāi)斷正常情況下的各種負(fù)載電路（包括空載變壓器，空載輸電線路等），也能在線路中出現(xiàn)短路故障時(shí)關(guān)合與開(kāi)斷短路電流，而且還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘的要求。選用不同斷口的斷路器 ,也就決定了組合電器內(nèi)其他元件的布置方式，組合電器的寬度、高度及斷口檢查的難易程度。 6SF 斷路器是 GIS 的主要元件。 6SF 電弧的這種特點(diǎn)，使斷路器開(kāi)斷小電流時(shí)，也不會(huì)由于截流作用而產(chǎn)生操作過(guò)電壓。這也是 6SF 氣體滅弧時(shí)間短的原因之一。 6SF 氣體中弧心部分導(dǎo)熱率低，溫度高，電導(dǎo)率大，其外焰部分導(dǎo)熱率高，溫度低，電導(dǎo)率小，所以電弧電流幾乎集中在弧心部分。在同一電壓等級(jí)， 同一開(kāi)斷電流和其它條件相同的條件下， 6SF 斷路器的串聯(lián)斷口較少。如果例用 6SF 氣 體吹弧，使大量新鮮的 6SF 分子不斷和電弧接觸則滅弧更加迅速。因?yàn)?6SF 分子吸附自由電子后變?yōu)樨?fù)離子，負(fù)離子容易和正離子復(fù)合形成中性分子，使電弧空間的導(dǎo)電性能很快消失。但在不均勻電場(chǎng)中，其絕緣強(qiáng)度會(huì)下降，因此六氟化硫斷路器的部件多呈同心圓狀，以使電場(chǎng)均勻。同時(shí)因?yàn)闅怏w中的自由電子減少，還降低了這些電子容易使氣體被擊穿的危害。 圖 21 現(xiàn)實(shí)中的 GIS變電所 6SF 氣體的電氣特性 (1) 6SF 分子很容易吸附自由電子，形成負(fù)離子，具有較強(qiáng)的電負(fù)性。現(xiàn)在全世界的電力系統(tǒng)都在使用。金屬封閉外殼內(nèi)部充有一定壓力并有優(yōu)異滅弧和絕緣能力的 6SF 氣體，其絕緣性能、滅弧性能都比空氣好很多。 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 6SF 全封閉組合電器 6SF 全封閉組合電器體積小、技術(shù)性能優(yōu)良、是７０年代初期出現(xiàn)的一種先進(jìn)的高壓電氣配電裝置，國(guó)際上叫這種設(shè)備為 Gas Insulated Switchgear，簡(jiǎn)稱(chēng) GIS。自 80 年代開(kāi)始，國(guó)產(chǎn)變電站的 330kV GIS 設(shè)備、上海楊樹(shù)電廠的 220kV GIS 設(shè)備等。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)大型的核電站、火電站、水電站、變電站先后都選用了 GIS 設(shè)備。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議在 1992 年統(tǒng)計(jì)，各國(guó)已投入運(yùn)行的 GIS 變電站近 2021 所。60 年代中期，美國(guó)制造了第一套 GIS 設(shè)備，使高壓電器發(fā)生了西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 質(zhì)的飛躍，也給配電裝置帶來(lái)了一次革命，它具有占地面積少、元件全部密封、不受環(huán)境干擾、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，引起世界電力部門(mén)的普遍重視。 電氣行業(yè) GIS 的發(fā)展?fàn)顩r 高壓電氣行業(yè)中，氣體具有優(yōu)異的絕緣性 能和滅弧性能。 GIS 設(shè)備具有優(yōu)良的耐震性能，尤其適合在城市中心或居民區(qū)使用，且它的操作機(jī)構(gòu)和匯控箱等的密封、防腐等級(jí)都比較高。 （ 6）符合環(huán)保要求。斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的操作機(jī)構(gòu)以及 CT、匯控柜都可以進(jìn)行整體更換，一次設(shè)備可分項(xiàng)整體更換?，F(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量比常規(guī)設(shè)備減少了 80%左右。 GIS 的一次部分是在工廠的凈化車(chē)間完成的，二次控制線是通過(guò)航空插頭連接的，整體設(shè)備是在工廠內(nèi)進(jìn)行調(diào)試的。第四，匯控箱使用不銹鋼殼體，表面噴涂工藝，內(nèi)部的繼電器通常使用進(jìn)口繼電器來(lái)延長(zhǎng)使用壽命。由于考慮到設(shè)備的免維護(hù)，套管的爬距較大，一般采用都超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的最大爬距。第一，多功位的隔離開(kāi)關(guān)從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上本身就帶有防止誤操作的功能，并且操作簡(jiǎn)單，功耗?。磺?GIS 設(shè)計(jì)了隔離開(kāi)關(guān)的觀察窗，使 得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了隔離開(kāi)關(guān)的明顯斷開(kāi)點(diǎn)。由于 GIS 采用 6SF 氣體作為絕緣介質(zhì)，大幅度地縮小了絕緣距離。 GIS 采取了多方面的措施來(lái)控制設(shè)備內(nèi) 6SF 氣體的水分含量。在工藝上，采用高壓鋁鑄件技術(shù)制造殼體，使得年漏氣率大為降低。為提高絕緣強(qiáng)度，設(shè)計(jì)上通常考慮使絕緣子附近的電極表面盡可能做到光滑平順，避免電場(chǎng)集中，減少自由帶 電離子形成的可能性。 （ 3）采用新工藝，提高設(shè)備絕緣水平。與敞開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備相比，把斷路器、隔離 /接地開(kāi)關(guān)、 CT、 PT、避雷器、母線等高壓設(shè)備放在封閉的空間里 ，使高壓設(shè)備免受到各種環(huán)境和氣候條件的作用，如：風(fēng)吹、雨淋、日曬和冰雪、霜露、濕熱的影響，加上沙塵、煙霧、污穢和鳥(niǎo)蟲(chóng)等的侵害，減少了受污染的機(jī)會(huì)，運(yùn)行可靠性得以大幅度提高。目前城市的土地資源是非常寶貴的，而 GIS 產(chǎn)品與敞開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備相比，占地面積小 (一般 220 kV GIS 設(shè)備的占地面積為常規(guī)設(shè)備的 37%； 110 kV GIS設(shè)備占地面積為常規(guī)設(shè)備的 46%左右 )，節(jié)約了土地資源，也使變電站與城市的建筑更加協(xié)調(diào)。 上述諸多缺陷 ,客觀上要求 110 kV 及以上電壓等級(jí)六氟化硫全金屬封閉組合電器（ GIS）及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和在 電氣化鐵道牽引變電所應(yīng)用的進(jìn)一步研究。高壓室設(shè)有大量與室外電纜溝相通的室內(nèi)電纜溝。 （ 6）高壓室凈空高、空間大 ,不但排風(fēng)換氣困難而且房屋因電氣設(shè)備沿墻體布置 ,需用西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 實(shí)心磚砌實(shí)體墻才能滿(mǎn)足要求。高壓室墻上及頂部布置有大量 kV高壓設(shè)備 ,采光設(shè)計(jì)及照明、事故照明設(shè)備設(shè)置困難 ,投資大。 高凈空、大開(kāi)間高壓室內(nèi) ,斷路器分、合閘 (彈簧機(jī)構(gòu) )等設(shè)備動(dòng)作聲音經(jīng)回聲反復(fù)疊加 ,噪聲很大。設(shè)置點(diǎn)多 ,設(shè)計(jì)困難 (機(jī)構(gòu)箱本身內(nèi)空間小 ),安全隱患大 ,效果差。 kV敞開(kāi)式布置的設(shè)備因占地空間大 ,高壓室凈空要求高 ,不易采暖。尤其戶(hù)外布置隔離開(kāi)關(guān)斷口裸露 ,受風(fēng)沙影響動(dòng)作可靠性低 ,強(qiáng)度及防塵設(shè)計(jì)工 藝成本高。 （ 2）受環(huán)境影響大。戶(hù)外 500～ 600 2M 設(shè)備區(qū)用地。隔離開(kāi)關(guān)不但對(duì)地以環(huán)境空氣為主絕緣 ,還以環(huán)境空氣為斷口間分?jǐn)嘀鹘^緣和小電流熄弧介質(zhì) ,要求空氣間隙大 ,造成設(shè)備間距大 ,占地、占空間多。 現(xiàn)有 敞開(kāi)式設(shè)備缺陷 （ 1）占地、占空間多。在新線路不斷建設(shè)的前提下 ,受環(huán)境影響小、高可靠性、集成度高、 占地和占空間少及免維護(hù)的新型牽引供電設(shè)備的需求日益迫切。s electrified railway, traction power supply equipment, technical performance requirements are increasing. Existing opentype substation there high failure rate, land, accounting for more space, by the environmental impact of large defects do not meet environmental requirements. GIS Switchgear with low failure rate, save land resources, reduces pollution。 GIS 組合電器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理也有別于常規(guī)的牽引變電所，通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)施工和正確的運(yùn)行管理，才能保證可靠供電，保證鐵路運(yùn)輸暢通。 GIS 是由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件等單元，以及控制、測(cè)量、保護(hù)等裝置和內(nèi)部連接件、絕緣支持件和輔助件固定聯(lián)接后，封閉安裝在一個(gè)或幾個(gè)接地的金屬封閉外殼內(nèi)的成套配電裝置。 GIS 組合電器有故障率低，節(jié)約土地資源，減少環(huán)境污染，提高操作安全性，符合環(huán)保要求等優(yōu)點(diǎn)。 II 第 1 章 緒論…………………………………………………………………………… 1 現(xiàn)有 2 kV 敞開(kāi)式設(shè)備缺陷……………………………………………… 1 G IS 產(chǎn)品的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)………………………………………………………… 2 電氣行業(yè) G IS 的發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………… 3 第 2 章 全封閉組合電器………………………………………………………… 5 氣體的電氣特性……………………………………… ………………… 5 2 . 2 G IS 的組成元件…………………………………………………………… 6 第 3 章 1