【正文】 六、 設計進度安排 第一部分 熟練課題，收集、整理課題相關資料 （ 1 周） 第二部分 系統(tǒng)分析與總體設計 （ 2 周） 第三部分 詳細設計 （ 2 周） 第四部分 畢業(yè)設計論文文檔編寫整理 （ 2 周） 評閱及答辯 （ 1 周） 指導教師： 年 月 日 學院審查意見： 審 批 人： 年 月 日 誠信承諾 一、 本設計是本人獨立完成； 二、 本設計沒有任何抄襲行為； 三、若有不實，一經查出，請答辯委員會取消 本人答辯（評閱）資格?，F(xiàn)有 敞開式牽引變電所存在故障率高，占地、占空間多 ,受環(huán)境影響大 ,不符合環(huán)保要求等缺點。 GIS 組合電器將成為未來變電所發(fā) 展的主流。金屬封閉外殼內部充有一定壓力并有優(yōu)異滅弧和絕緣能力的 6SF 氣體。 關鍵字： GIS 組合電器 牽引變電所 6SF 氣體 運行管理 Abstract With the rapid development of China39。 improve operational safety, environmental pliance and so on. GIS Switchgear Substation will bee the mainstream of the development. GIS is a circuit breaker, disconnecting switch, earthling switch, transformer, lightning arrester, bus, connectors and other modules, and control, measurement, protection equipment and internal fittings, insulation ponents and auxiliary parts to support fixed connection, the closure installed one or more grounded metal enclosure of the plete power distribution device. Metal enclosure filled with a certain internal pressure and has excellent insulation capacity of arc and gas. GIS Switchgear design and operation management are different from the conventional substation, through the science of design and construction and correct operation and management, to ensure reliable power supply to ensure the smooth flow of rail transport. Keywords: GIS Switchgear Substation 6SF Operation and Management 西南交通大學網絡教育 畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 緒論 隨著我國電氣化鐵路迅速發(fā)展 ,牽引供電設備技術性能要求越來越高 ,尤其是新《土地法》實施后 ,征地成本不斷提高，在路網密集的大城市，建造大型牽引變電所用地非常緊張。加之 kV敞開式戶內、外布置設備的諸多缺陷 ,嚴重阻礙了牽引供電系統(tǒng)遠動設備的投入和電氣化鐵道現(xiàn)代化的進程。 kV敞開式設備如真空斷路器、隔離開關、自用變壓器、電流互感器、電壓互感器、避雷器及母線等 ,均以環(huán)境空氣為外部對地主絕緣。一般牽引變電所 kV側設備占地約為 250～300 2M 建筑面積 (高壓室凈空≥ 4 800mm)。合計占地約750～ 900 2M 。各類 kV設備對地絕緣點多、面廣 ,主絕緣多裸露布置 ,對防止小動物侵入有電區(qū)短接設備主絕緣極為不利 ,且歷史上事故發(fā)生頻繁 ,造成極大損失。 （ 3）設備采暖困難。許多設備如隔離開關電動機構等采暖不得不采用內設加熱棒的方法。 （ 4）噪聲大。 （ 5）照明設置困難。除專設的部分電纜之外 ,照明低壓線路及設備在高壓室內與 kV高壓線路、設備混合、交叉布置 ,安全設計復雜 ,隱患多 ,安裝維修不便。設計復雜 ,造價高 ,與電氣工藝配合困難。投資大 ,維護困難 ,防小動物入侵困難 ,安全隱患多，并且一旦建成無法變動 ,可調整空間有限 ,不利于設備及運行方式變更 ,靈活性差 ,更難以滿足擴能及復線新增設備設置要求。 GIS 產品的獨特優(yōu)點 （ 1）節(jié)約土地資源。 （ 2）減少污染，提高設備運行的可靠性。設備的壽命周期成本逐步減低，經濟效益大幅度提升。 GIS 采用新型全六氟化硫密封隔離 /接地開關，這種新型全密封組合隔離開關完全解決了戶外高壓隔離開關經常出現(xiàn)的四大問題：瓷瓶斷裂、操作失靈、導電回路過熱及銹蝕。 GIS 設計上充分利用了聚芳酰胺玻璃布管機械和絕緣強度都很高的優(yōu)點，很好地解決了動熱穩(wěn)定性和絕緣方面的問題。高壓開關設備內 6SF 氣體中的水分含量如果超過一定數(shù)值將會對設備產生危害。第一，所有零部件裝配前進行干燥清潔處理，使材料本身含水量減少到最低程度，并且裝配環(huán)境符合相關要求；第二，開關內部放 置吸附劑（吸附材料主要有活性氧化鋁和合成沸石），吸附氣體中的水分西南交通大學網絡教育 畢業(yè)設計（論文） 3 和 6SF 分解物；第三，對成品進行充氮氣、抽真空處理；第四，整體模塊出廠現(xiàn)場安裝，避免了在戶外解體時受大氣的影響；第五，良好的氣密性能，阻止了外部大氣中的水分通道。 （ 4）提高操作的安全性。第二， GIS 的出線套管廠家一般考慮兩種形式：硅橡膠和陶瓷。第三，在低溫地區(qū)一般使用 6SF 和 4CF 的混合氣體，而不采用通常國內使用的混合 2N 和加熱器的形式。 （ 5）施工工期短，方便安裝維護。一次設備現(xiàn)場不需要凈化處理和抽真空等工藝過程，安裝現(xiàn)場只需要簡單的整體組裝和固定；二次部分使用的航空插頭是一一對應的，不需要重新進行二次電纜的撥線、對線、做電纜頭等工作，也不會發(fā)生插錯的問題；一般來說，現(xiàn)場安裝由廠家負責， 145kV和 252kV的設備一天即可安裝完成。 GIS 基本屬于免維護的設備，廠家一般僅要求 5～ 7 年進行一次預防性實驗。上述元件如果發(fā)生損壞問題，一般是退回廠家整體更換，不需要現(xiàn)場處理。 GIS 設備的導電部分外殼屏蔽，接地良好，導電體產生的輻射、電場干擾、斷路器開斷的噪音均被外殼屏蔽了，減少了電磁污染。由于支架表面使用熱鍍鋅工藝并在支架上進行噴涂以防止光線污染，美化了環(huán)境。 50 年代，高壓電器的絕緣介質就用 6SF 氣體代替了空氣 。 30 年來， GIS 設備發(fā)展很快，歐洲、美洲、中東的電力公司都規(guī)定配電裝置要用 GIS 設備，在亞洲、非洲、澳洲的發(fā)達國家也基本上規(guī)定要用 GIS 設備，在南非有 800kV GIS 設備投入運行。我國的 GIS 設備的研制工作起步于６０年代，與世界其他國家基本同步，１９７１年我國首次試制成功１１０ＫＶＧＩＳ設備，并投入運行。例如：大亞灣、秦山核電站，廣東抽水蓄能電站，四川二灘水電站，浙江北侖港、上海石洞口、廣東沙角等火電廠，廣東江門、云南草鋪等變電站，三峽水電站的升壓電站。 2021 年 ，電氣化鐵道專用 6SF 氣體絕緣全金屬封閉組合電器 (GIS)通過了國家定點的西安高壓電器研究所高壓成套型式試驗驗證 ,并于 2021年 4月 28日在襄渝線六里坪牽引變電所正式投入運行。 GIS 是由斷路器、隔離開關、接地開關、互感器、避雷器、母線、連接件等單元，以及控制、測量、保護等裝置和內部連接件、絕緣支持件和輔助件固定聯(lián)接后，封閉安裝在一個或幾個接地的金屬封閉外殼內的成套配電裝置。 GIS 設備具有優(yōu)良的技術性能和占地面積少的特點，特別適合于我國國情。圖 21 為現(xiàn)實中的 GIS 變電所。但在一定電場下，這些離子很難積累足夠的能量導致氣體電離。因此， 6SF 氣體具有良好的絕緣性能，在均勻電場中 6SF西南交通大學網絡教育 畢業(yè)設計（論文） 6 的絕緣強度比空氣大 2～ 3 倍，在 壓力下，絕緣強度超過變壓器油。 (2) 6SF 分子具有較強的電負性，使 6SF 具有強大的滅弧能力。特別在電弧電流接近零值時，這種作用更加顯著。由于 6SF 氣體滅弧能力強，從導電電弧向絕緣體變化速度特別快，所以 6SF 斷路器的開斷電流大，開斷時間短。 （ 3） 6SF 氣體是多原子的分子氣體，在電弧高溫下分解和電離的情況非常 復雜。因此，在 6SF 氣體中，可以看到很細、很亮的電弧，幾乎看不到外焰部位。當電弧電流減小趨近于零值時， 6SF 分子此時電負性顯著，從而使電流保持連續(xù)，可使細小的弧心一直存在到極小的電流范圍。 GIS 的組成元件 (1) 6SF 斷路器。這種斷路器有水平斷口和垂直斷口兩種類型。下面以 ZF11252 型 GIS 的斷路器為例具體介紹。該斷路器為單斷口，三相分裝立式布置。所有的液壓機構元件均裝在機構箱內，并采用集成塊式簡化機構，以減少漏油環(huán)節(jié)，提高斷路器的運行可靠性。該元件為獨 立氣室，內充 6SF 氣體，其出線方式有兩種，一種是兩側出線，另一種是同側出線，一般視總體布置而定。斷路器分閘時，主觸頭先分離，弧觸頭后分離，電弧在弧觸頭間和噴管內產生，不會燒傷主觸指。向上吹拂的熱氣流離開靜觸座后，進入導氣均壓罩內。特別是在開斷過程中，可以使熱氣流遠離斷口，并使冷熱氣體充分混合，因而氣流場得到了大大的改善。采用最佳方案的噴口，加強了觸頭分離后弧隙的去游離作用，并提高了短路電流過零后觸頭間的絕緣介質恢復強度。該斷路器燃弧時間短，超行程大，弧觸頭允許燒蝕量大，弧觸頭和噴管燒蝕性能好，可以保證較長的電壽命。三極分別配有相同的液壓機構。 (2)隔離開關 隔離開關是 GIS 的標準元件之一。按功能分為普通隔離開關和快速隔離開關兩種。快速隔離開關除具有普通隔離開關的特性外，還具有切合感應電流、小電磁電流及切合雙母線環(huán)流的能力，其切環(huán)流為 1600A（ 20V），配彈簧操作機構操作。每極殼體上都裝有氣路連通、密度繼電器、充放氣接頭等附件，在動靜觸頭斷口位置設有觀察窗，可方便直觀的看到殼體內部觸頭的分合情況。隔離開關通過精確的西南交通大學網絡教育 畢業(yè)設計（論文）