GIS系统讲义一、简介1、何谓GIS在电力工业中,GIS是指六氟化硫(SF6)封闭式组合电器,国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”(GasInsulatedSwitchgear)简称GIS。2、GIS的特点(1)由于采用了SF6断路器,所以电压等级高,容量大,灭弧能力强。(2)占地面积和所占空间小。由于SF6具有高的绝缘强度,各导电部分和各元件之间的距离,可大为缩小。(3)检修周期长。由于SF6断路器的良好开断性能,触头烧伤轻微,且SF6气体绝缘性能稳定,无氧化问题,各组成元件又处于封闭的壳体内,所以检修周期长。GIS的主要维护工作是监视SF6气体的压力,定期检测含水量,平时除正常分、合闸操作外,几乎无什么其它维护工作。(4)安装方便,维护简单。由于组合电器是以整体形式或分成几部分出厂,而且是直接安装在基础上,无须制作和安装大量水泥或金属架构,因此大大减少了现场安装工期,安装简单、方便、工期短。(5)运行安全可靠。由于组合电器的组成元件均置于封闭的金属外壳之中,且外壳直接接地,工作人员无触电危险,运行安全。而外界的环境、气候条件和海拔高度等也影响不到壳体的内部,运行安全。同时它的整体性强,刚性好且具有抗震性。二、GIS设备结构及各组成元件的特点组合电器由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管、电缆终端等电器,按照电气主接线的要求,依次组成一个整体,各元件的高压带电部分均封闭于接地的金属壳体内,并充以一定压力的SF6气体,作这绝缘和灭弧介质。各组成元件的特点如下:(1)断路器。采用了灭弧性能优异的SF6断路器,具有灭弧速度快,断流能力强的特点。(2)隔离开关。与传统敞开式隔离开关有很大区别,从外观上无明显的断开点,也不存在外绝缘问题。为了观察隔离开关的状态,在其断口附近设置玻璃观察口,但一般都采用分、合闸指示器显示。隔离开关配有电动或气动操作机构。(3)接地开关。分为手动操作式和电动操作式两种。手动操作式为低速型,一般用于正常工作接地。电动操作式为快速型,它具有合短路电流的能力,一般用于断路器侧。如果组合电器的进出线采用电缆时,接地开关需与金属外壳绝缘,引出壳体外再接地。这样,试验时,可以通过接地开关的引出端,对回路电阻和其它参数进行测试。(4)电流互感器。通常采用贯穿式。器身置于金属筒内并充以SF6作为绝缘。二次绕组绕在铁芯上,紧贴着外壳,一次绕组就是导体本身。二次引线通过一个绝缘的密封性能良好的接线板引出。这种电流互感器可装2—4个二次绕组,供给继电保护和测量仪表。(5)电压互感器。结构和原理与一般的电压互感器相同,分为电容式和电磁式两种。电容式常用于电压等级330KV及以上,它制造简单、容量较小、体积较大。电磁式用于电压等级330KV以下,它的体积小、容量大、制造复杂,一旦出现故障,现场无法修复。(6)过渡元件。包括:a、电缆终端。是组合电器电缆出线的连接部分。为了绝缘试验的方便,电缆和组合电器之间设有隔离仓,以便在作试验时作隔离措施。b、充气套管。是GIS与架空线路的连接部分,套管内充有SF6气体。c、油气套管。是GIS与变压器的连接部分,套管的一侧在SF6气体中,另一侧在变压器油中。(7)母线。母线分成三相共体式或单相式两种。三相共体式母线封闭于一个圆筒内,导电杆用盆式绝缘子支撑固定。其特点是外壳涡流损耗小,相应载流容量大,占地面积小。缺点是电动力大,可能出现三相短路。单相式母线每相封闭于一个圆筒内,优点是圆筒直径小,可分成若干气隔,回收SF6气体工作量小,不会发生三相短路,缺点是占地面积大,涡流损耗大。(8)避雷器。组合电器中一般采用氧化锌避雷器作为过电压保护,它结构简单,重量小,高度低,具有良好的保护特性。三、我厂GIS设备组成我厂为户外站,额定电压为252kV,主接线采用双母线接线。本站共9个间隔,其中包括4回出线、2回主变进线、1回母联间隔和2回测保间隔。断路器机构采用ABB机构,电机电压DC220V,控制电压DC220V。断路器气室采用三接点双闭锁接点密度继电器,其余气室采用单接点密度继电器。隔离、接地开关机构电机电压为DC220V,控制电压为DC220V。进出线和测保间隔均带三相电显示装置,出线间隔A相带电压互感器。主变和出线间隔出线方式为瓷套管。1、间隔数量及组成:(1)我厂GIS设备共有9个间隔,由西向东分别是:#1主变间隔(F1)、电石一间隔(F2)、I母PT间隔(F3)、电石二间隔(F4)、母联间隔(F5)、灵山一间隔(F6)、II母PT间隔(F7)、灵山二间隔(F8)、#2主变间隔(F9)。(2)#1、#2主变间隔各设有:快速隔离开关(QSF)2个,接地开关(QE)1个(因开关及刀闸仍用原设备,故增加断路器及隔离开关);电石一、二,灵山一、二间隔各设有:断路器(QF)1个,CT1组,PT(单相)1个,隔离开关(QS)1个,快速隔离开关(QSF)2个,接地开关(QE)2个,快速接地开关(QEF)1个;I、II母PT间隔各设有:PT1组,快速隔离开关(QSF)1个,接地开关(QE)1个,快速接地开关(QEF)1个;母联间隔设有:断路器(QF)1个,快速隔离开关(QSF)2个,CT1组,快速接地开关(QEF)2个。注:每个间隔均配有汇控柜1个,汇控柜上带有带电显示。2、气室分布我厂GIS设备共有独立气室47个,每个气室均配有1个指针式密度继电器,其中:F1、F9间隔各3个;F2、F4、F6、F8间隔各6个;F3、F7间隔各2个;F5间隔3个;I母、II母筒体上个5个。其中:断路器所在气室额定压力为20℃时0.6MPA,其它气室额定压力为20℃时0.45MPA。3、导电杆及母线:(1)材料:GIS所有导电杆及母线均采用铝渡银的工艺制造。(2)连接方式:导电杆与设备元件通过插入式电连接相连,在插入式电连接内部均匀布置四圈弹簧,通过弹簧的压力,保证元件与导电杆连接的紧密度。4、GIS接线及运行方式(1)概述:我厂GIS设计运行方式为双母线分段运行,母联开关断开,#1、2机组分别接入I、II母线运行。共有电石一、二,盘灵一、二共四路出线,且出线采用同塔双回方式。(2)优点:供电方式多样,供电稳定性提高,采用分相操作的断路器,机组稳定性提高。(3)实际运行方式:a、由于对电石厂供电线路未架设,因此#1机组运行后所采用的运行方式为:1#发变组接至GIS母线设备,1盘灵GIS设备出线经新建1盘灵龙门架,再到新盘灵终端塔出线方式。(原升压站站内设备不拆除)b、#2机组出线扔采用原来接线方式,不经过GIS设备。四、GIS的定期巡视1、GIS的巡视周期(1)GIS投运后的头一个月内,每天巡视GIS一遍;(2)如果无异常,从第二个月到第四个月,每周巡视GIS一遍;(3)如果一切正常,从第五个月到第一年,每个月巡视GIS一遍;(4)如果一切正常,以后每隔一年巡视GIS一遍,另外增加定期维护。2、GIS的巡视内容(1)查看GIS外壳表面是否出现局部漆膜颜色加深、焦黑起泡;(2)查看环氧树脂浇注的绝缘子外露部分有无颜色异常焦黑、剥落、裂纹;(3)查看是否从GIS内部发出异常的声响,机构内部是否有烧焦的气味或痕迹;(4)查看GIS本体上各个高压开关(断路器、隔离开关、接地开关)分、合指示是否正确,到位;(5)查看操作机构外露传动装配上的卡圈或开口销是否脱落;紧固件有无松懈;(6)查看操作机构的门、盖是否关严密封;瓷套有无破损、开裂;(7)查看GIS的钢构件和底架生锈腐蚀情况,绝缘子外表面漆脱落情况;(8)检查间隔汇控柜内是否有烧焦的气味;二次布线和电缆配线是否有烧焦的痕迹;线头是否脱落;(9)检查汇控柜面板上模拟线上各高压开关分、合指示(或信号灯)是否与GIS相对应开关的实际状态相符;带电显示信号是否正常;(10)汇控柜面板若装有报警装置,检查并记录报警情况(11)GIS本体是否有漏气声;(12)查看液压机构:a、液压系统有无渗漏油;b、油箱中的油位是否符合规定;c、油泵的启动和停止压力是否符合规定;d、油泵的打压时间是否符合规定;e、油泵每天打压次数;(13)其它异常情况和状态。3、巡视中发现异常情况的初步分析和对策表1巡视中发现问题的初步分析和对策序号巡视发现的问题初步分析对策1GIS外壳表面漆出现局部漆膜颜色加深、焦黑起泡;内部有过热或有放电现象此部分应立即停电检修2环氧树脂浇注的绝缘子外露部分有颜色异常焦黑、裂纹绝缘子曾有放电或遭受机械损伤此部分应立即停电检修3从GIS内部发出异常的声响而且较大内部部件松动或存在放电现象停电检修4机构内部有烧焦的气味或痕迹内部有过热或有放电现象找出故障部位,更换损坏的元件或电线5GIS的高压开关(断路器、隔离开关、接地开关)分、合指示不正确,不到位可能是机构的原因,也可能是本体三相传动的原因仔细查找,分清是机机械原因还是电气原因6操作机构输出轴外露的传动装配上的卡圈或开口销脱落原先没装配好重新装配7GIS的外露紧固件有松懈、脱落原先没装配好重新紧固8GIS的钢构件和底架生锈腐蚀绝缘子外表面漆落较严重原先表面没处理好维护时表面重新刷漆处理9汇控柜内有烧焦的气味、痕迹;发现线头有脱落局部有过热或有放电现象找出故障部位,更换损坏的元件或电线10汇控柜面板模拟线上各高压开关分、合指示(或信号灯)与GIS相对应开关的实际状态不相符辅助开关切换不到位检修相应的操作机构11汇控柜的报警装置发出报警信号根据报警单元上的文字提示决定针对文字提示查找原因,采取对策12避雷器全电流测量显示值超过0.8ma阀片老化加剧密切注意全电流的变化13断路器液压机构有渗漏油松动或密封圈损坏停电卸压后检修14油箱中的油位降至规定缺油可在运行时补充油15油泵启动或停止压力不符规定油压开关不稳定调整油压开关16油泵的打压时间超过规定机械或电气原因分清原因、对症处理17油泵每天打压次数超过4次有液压油内或外漏分清原因、对症处理五、GIS的定期维护1、GIS的维护周期(1)GIS投运后头一年和再隔1-2年进行一次一般维护和气室的水分测量;(2)如情况正常,以后每隔3-4年进行一次一般维护,同时进行GIS气室的水分测量一遍。必要时,校验密度继电器动作压力值,进行GIS本体SF6气体检漏;(3)如果GIS经过检修,则修过的部分按投运时间重新安排巡视和维护。2、GIS的一般维护内容(1)外观检查并记录,详见GIS的巡视内容(2)清除GIS表面的灰尘和污垢:用干布和吸尘器将GIS表面的灰尘和污垢清除干净,实在不能清除干净的地方可用白布沾少许汽油擦拭。(3)气室的SF6气压检查与补气:记录各气室SF6气体压力值。运行中如果某气室的密度继电器发出补气信号,应按要求,立即给该气室补充SF6气体至额定气压。(4)GIS的SF6气体检漏:如果发现GIS某气室的密度继电器发出补气报警信号,或接近补气信号,可以对该气室进行SF6气体检漏,应将结果记录在SF6气体检漏记录表上。(5)检查机构、汇控柜等是否有积水:对户外产品,打开汇控柜、操作机构手孔盖或门,检查机构内部、CT出线盒、电缆接插件等是否有积水现象。如有积水应查找水的由来,看是外面进来的水还是内部凝露的水,一般采用上面和侧面密封,下面疏导的办法分别进行处理。(6)检查机构门和盖密封情况:检查液压机构的门、盖等能否关严,密封和锁紧。门与金属箱体或构架之间的连接导体是否完好。如关不严,要进行修理;如锁损坏要换新锁。(7)检查GIS接地情况:检查GIS本体、机构、金属构件、支架、接地开关的下引导体是否与GIS所在建筑物的接地网可靠相连。如连接螺栓松动要紧固;如下引导体被腐蚀或断开,应及时修复。(8)断路器的动作时间测量:必要时,对退出运行的断路器进行动作时间的测量。有条件亦可以测量断路器的动作特性。(9)除锈,补漆:针对户外GIS的钢构件和底架生锈腐蚀情况,先清除表面的灰尘和污垢,然后用粗砂纸或钢丝刷将生锈腐蚀部分清除干净,再补刷底漆和两遍聚胺脂漆。对户外GIS绝缘子的外露环氧树脂表面漆脱落情况,清除表面的灰尘和污垢以后,原来刷什么颜色还补刷什么颜色