畢業(yè)設(shè)計（論文）-GIS組合電器在牽引變電所的應(yīng)用(2).doc

題 目：gis組合電器在牽引變電所的應(yīng)用專 業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué) 號：姓 名：指導(dǎo)教師： 學(xué)習(xí)中心：北京 西 南 交 通 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院2010年 11月 25 日院系 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 年級 二 學(xué) 號 姓 名 學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)教師 題目 gis組合電器在牽引變電所的應(yīng)用 指導(dǎo)教師評 語 是否同意答辯 過程分(滿分20) 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯組組長 (簽章) 年 月 日 畢 業(yè) 論 文 書班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 開題日期：2010年 09 月 20 日 完成日期： 2010 年 11 月 25 日題 目 gis組合電器在牽引變電所的應(yīng)用 題目類型：工程設(shè)計 技術(shù)專題研究 理論研究 軟硬件產(chǎn)品開發(fā)一、 設(shè)計任務(wù)及要求1、隨著我國電氣化鐵路迅速發(fā)展,牽引供電設(shè)備技術(shù)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(wǎng)密集的大城市，建造大型牽引變電所用地非常緊張。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。加之27.5 kv敞開式戶內(nèi)、外布置設(shè)備的諸多缺陷,嚴(yán)重阻礙了牽引供電系統(tǒng)遠(yuǎn)動設(shè)備的投入和電氣化鐵道現(xiàn)代化的進(jìn)程。 2、本論文要求針對我國鐵路現(xiàn)在的牽引變電所的現(xiàn)狀，研究在牽引變電所中采用gis組合電器這種新技術(shù)新設(shè)備。 3、充分考慮我國鐵路的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展，立足應(yīng)用，立足運行和維護(hù)。 二、 應(yīng)完成的硬件或軟件實驗 牽引變電所的各項參數(shù)實驗 三、 應(yīng)交出的設(shè)計文件及實物（包括設(shè)計論文、程序清單或磁盤、實驗裝置或產(chǎn)品等） 畢業(yè)論文 四、 指導(dǎo)教師提供的設(shè)計資料 朱芬菲.六氟化硫氣體分析技術(shù)m.北京:兵器工業(yè)出版社,1998 五、 要求學(xué)生搜集的技術(shù)資料（指出搜集資料的技術(shù)領(lǐng)域）1. 羅學(xué)琛.sf6氣體絕緣全封閉組合電器(gis)m.北京:中國電力出版社,1999 2電子稿件和電子圖書 六、 設(shè)計進(jìn)度安排第一部分 熟練課題，收集、整理課題相關(guān)資料 （ 1 周）第二部分 系統(tǒng)分析與總體設(shè)計 （ 2 周）第三部分 詳細(xì)設(shè)計 （ 2 周）第四部分 畢業(yè)設(shè)計論文文檔編寫整理 （ 2 周）評閱及答辯 （ 1 周）指導(dǎo)教師： 年 月 日學(xué)院審查意見：審 批 人： 年 月 日誠信承諾一、 本設(shè)計是本人獨立完成；二、 本設(shè)計沒有任何抄襲行為；三、若有不實，一經(jīng)查出，請答辯委員會取消本人答辯（評閱）資格。承諾人（鋼筆填寫）：年月日目 錄摘 要iabstract ii第1章 緒論11.1現(xiàn)有27.5kv敞開式設(shè)備缺陷11.2 gis產(chǎn)品的獨特優(yōu)點21.3電氣行業(yè)gis的發(fā)展?fàn)顩r3第2章 全封閉組合電器52.1 氣體的電氣特性52.2gis的組成元件6第3章 110kv gis牽引變電所設(shè)計原則113.1 主接線設(shè)計原則113.2 gis配電裝置的布置方式113.3 gis設(shè)備的外殼保護(hù)123.4 外殼接地方式12第4章 gis牽引變電所的運行管理144.1gis設(shè)備的巡查與檢修內(nèi)容144.1.1日常巡視項目144.1.2臨時性檢查項目154.1.3gis設(shè)備小修項目154.1.4 gis設(shè)備大修項目154.2 gis設(shè)備的備品、備件管理16第5章 gis變電所故障與安全措施175.1 gis變電所的故障及處理185.2減少gis設(shè)備故障的措施195.3 gis設(shè)備的安全措施195.3.1 氣體分解物對人類的危害性195.3.2 防止 氣體分解物危害人體的措施20第6章 總結(jié)20致謝21參考文獻(xiàn)22摘 要隨著我國電氣化鐵路的迅速發(fā)展,牽引供電設(shè)備技術(shù)性能的要求也越來越高?，F(xiàn)有27.5kv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。gis組合電器將成為未來變電所發(fā)展的主流。gis是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件等單元，以及控制、測量、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，封閉安裝在一個或幾個接地的金屬封閉外殼內(nèi)的成套配電裝置。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氣體。gis組合電器的設(shè)計和運行管理也有別于常規(guī)的牽引變電所，通過科學(xué)的設(shè)計施工和正確的運行管理，才能保證可靠供電，保證鐵路運輸暢通。關(guān)鍵字：gis組合電器 牽引變電所 氣體 運行管理abstractwith the rapid development of chinas electrified railway, traction power supply equipment, technical performance requirements are increasing. existing open-type substation there 27.5kv 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; improve operational safety, environmental compliance and so on. gis switchgear substation will become 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 components and auxiliary parts to support fixed connection, the closure installed one or more grounded metal enclosure of the complete 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 operation and management西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 21第1章 緒論隨著我國電氣化鐵路迅速發(fā)展,牽引供電設(shè)備技術(shù)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(wǎng)密集的大城市，建造大型牽引變電所用地非常緊張。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。加之27.5 kv敞開式戶內(nèi)、外布置設(shè)備的諸多缺陷,嚴(yán)重阻礙了牽引供電系統(tǒng)遠(yuǎn)動設(shè)備的投入和電氣化鐵道現(xiàn)代化的進(jìn)程。1.1 現(xiàn)有27.5kv敞開式設(shè)備缺陷（1）占地、占空間多。27.5 kv敞開式設(shè)備如真空斷路器、隔離開關(guān)、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。隔離開關(guān)不但對地以環(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。一般牽引變電所27.5 kv側(cè)設(shè)備占地約為250300 建筑面積(高壓室凈空4 800mm);戶外500600 設(shè)備區(qū)用地。合計占地約750900。（2）受環(huán)境影響大。各類27.5 kv設(shè)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(shè)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。尤其戶外布置隔離開關(guān)斷口裸露,受風(fēng)沙影響動作可靠性低,強(qiáng)度及防塵設(shè)計工藝成本高。（3）設(shè)備采暖困難。27.5 kv敞開式布置的設(shè)備因占地空間大,高壓室凈空要求高,不易采暖。許多設(shè)備如隔離開關(guān)電動機(jī)構(gòu)等采暖不得不采用內(nèi)設(shè)加熱棒的方法。設(shè)置點多,設(shè)計困難(機(jī)構(gòu)箱本身內(nèi)空間小),安全隱患大,效果差。（4）噪聲大。4.8m高凈空、大開間高壓室內(nèi),斷路器分、合閘(彈簧機(jī)構(gòu))等設(shè)備動作聲音經(jīng)回聲反復(fù)疊加,噪聲很大。（5）照明設(shè)置困難。高壓室墻上及頂部布置有大量27.5 kv高壓設(shè)備,采光設(shè)計及照明、事故照明設(shè)備設(shè)置困難,投資大。除專設(shè)的部分電纜之外,照明低壓線路及設(shè)備在高壓室內(nèi)與27.5 kv高壓線路、設(shè)備混合、交叉布置,安全設(shè)計復(fù)雜,隱患多,安裝維修不便。（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,需用實心磚砌實體墻才能滿足要求。設(shè)計復(fù)雜,造價高,與電氣工藝配合困難。高壓室設(shè)有大量與室外電纜溝相通的室內(nèi)電纜溝。投資大,維護(hù)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(diào)整空間有限,不利于設(shè)備及運行方式變更,靈活性差,更難以滿足擴(kuò)能及復(fù)線新增設(shè)備設(shè)置要求。上述諸多缺陷,客觀上要求110 kv及以上電壓等級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27.5kv電氣化鐵道牽引變電所應(yīng)用的進(jìn)一步研究。1.2 gis產(chǎn)品的獨特優(yōu)點（1）節(jié)約土地資源。目前城市的土地資源是非常寶貴的，而gis產(chǎn)品與敞開式開關(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)。（2）減少污染，提高設(shè)備運行的可靠性。與敞開式開關(guān)設(shè)備相比，把斷路器、隔離/接地開關(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、污穢和鳥蟲等的侵害，減少了受污染的機(jī)會，運行可靠性得以大幅度提高。設(shè)備的壽命周期成本逐步減低，經(jīng)濟(jì)效益大幅度提升。（3）采用新工藝，提高設(shè)備絕緣水平。gis采用新型全六氟化硫密封隔離/接地開關(guān)，這種新型全密封組合隔離開關(guān)完全解決了戶外高壓隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)的四大問題：瓷瓶斷裂、操作失靈、導(dǎo)電回路過熱及銹蝕。為提高絕緣強(qiáng)度，設(shè)計上通?？紤]使絕緣子附近的電極表面盡可能做到光滑平順，避免電場集中，減少自由帶電離子形成的可能性。gis設(shè)計上充分利用了聚芳酰胺玻璃布管機(jī)械和絕緣強(qiáng)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。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。高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)氣體中的水分含量如果超過一定數(shù)值將會對設(shè)備產(chǎn)生危害。gis采取了多方面的措施來控制設(shè)備內(nèi)氣體的水分含量。第一，所有零部件裝配前進(jìn)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(guān)要求；第二，開關(guān)內(nèi)部放置吸附劑（吸附材料主要有活性氧化鋁和合成沸石），吸附氣體中的水分和分解物；第三，對成品進(jìn)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。由于gis采用氣體作為絕緣介質(zhì)，大幅度地縮小了絕緣距離。（4）提高操作的安全性。第一，多功位的隔離開關(guān)從設(shè)計結(jié)構(gòu)上本身就帶有防止誤操作的功能，并且操作簡單，功耗??；且gis設(shè)計了隔離開關(guān)的觀察窗，使得現(xiàn)場實現(xiàn)了隔離開關(guān)的明顯斷開點。第二，gis的出線套管廠家一般考慮兩種形式：硅橡膠和陶瓷。由于考慮到設(shè)備的免維護(hù)，套管的爬距較大，一般采用都超過國家標(biāo)準(zhǔn)的最大爬距。第三，在低溫地區(qū)一般使用和的混合氣體，而不采用通常國內(nèi)使用的混合和加熱器的形式。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)口繼電器來延長使用壽命。（5）施工工期短，方便安裝維護(hù)。gis的一次部分是在工廠的凈化車間完成的，二次控制線是通過航空插頭連接的，整體設(shè)備是在工廠內(nèi)進(jìn)行調(diào)試的。一次設(shè)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(yīng)的，不需要重新進(jìn)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(fù)責(zé)，145kv和252kv的設(shè)備一天即可安裝完成。現(xiàn)場安裝的工作量比常規(guī)設(shè)備減少了80%左右。gis基本屬于免維護(hù)的設(shè)備，廠家一般僅要求57年進(jìn)行一次預(yù)防性實驗。斷路器和隔離開關(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)備可分項整體更換。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。（6）符合環(huán)保要求。gis設(shè)備的導(dǎo)電部分外殼屏蔽，接地良好，導(dǎo)電體產(chǎn)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。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、防腐等級都比較高。由于支架表面使用熱鍍鋅工藝并在支架上進(jìn)行噴涂以防止光線污染，美化了環(huán)境。1.3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。50年代，高壓電器的絕緣介質(zhì)就用氣體代替了空氣;60年代中期，美國制造了第一套gis設(shè)備，使高壓電器發(fā)生了質(zhì)的飛躍，也給配電裝置帶來了一次革命，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、運行費用低等優(yōu)點，引起世界電力部門的普遍重視。30年來，gis設(shè)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(shè)備，在亞洲、非洲、澳洲的發(fā)達(dá)國家也基本上規(guī)定要用gis設(shè)備，在南非有800kv gis設(shè)備投入運行。國際大電網(wǎng)會議在1992年統(tǒng)計，各國已投入運行的gis變電站近2000所。我國的gis設(shè)備的研制工作起步于年代，與世界其他國家基本同步，年我國首次試制成功設(shè)備，并投入運行。自改革開放以來，我國大型的核電站、火電站、水電站、變電站先后都選用了gis設(shè)備。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。自80年代開始，國產(chǎn)變電站的330kv gis設(shè)備、上海楊樹電廠的220kv gis設(shè)備等。2004年，電氣化鐵道專用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2004年4月28日在襄渝線六里坪牽引變電所正式投入運行。第2章 全封閉組合電器全封閉組合電器體積小、技術(shù)性能優(yōu)良、是年代初期出現(xiàn)的一種先進(jìn)的高壓電氣配電裝置，國際上叫這種設(shè)備為gas insulated switchgear，簡稱gis。gis是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件等單元，以及控制、測量、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，封閉安裝在一個或幾個接地的金屬封閉外殼內(nèi)的成套配電裝置。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氣體，其絕緣性能、滅弧性能都比空氣好很多。gis設(shè)備具有優(yōu)良的技術(shù)性能和占地面積少的特點，特別適合于我國國情?，F(xiàn)在全世界的電力系統(tǒng)都在使用。圖2-1為現(xiàn)實中的gis變電所。圖2-1 現(xiàn)實中的gis變電所2.1 氣體的電氣特性(1) 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。但在一定電場下，這些離子很難積累足夠的能量導(dǎo)致氣體電離。同時因為氣體中的自由電子減少，還降低了這些電子容易使氣體被擊穿的危害。因此，氣體具有良好的絕緣性能，在均勻電場中的絕緣強(qiáng)度比空氣大23倍，在0.3mpa壓力下，絕緣強(qiáng)度超過變壓器油。但在不均勻電場中，其絕緣強(qiáng)度會下降，因此六氟化硫斷路器的部件多呈同心圓狀，以使電場均勻。 (2) 分子具有較強(qiáng)的電負(fù)性，使具有強(qiáng)大的滅弧能力。因為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。特別在電弧電流接近零值時，這種作用更加顯著。如果例用氣體吹弧，使大量新鮮的分子不斷和電弧接觸則滅弧更加迅速。由于氣體滅弧能力強(qiáng)，從導(dǎo)電電弧向絕緣體變化速度特別快，所以斷路器的開斷電流大，開斷時間短。在同一電壓等級，同一開斷電流和其它條件相同的條件下，斷路器的串聯(lián)斷口較少。（3）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(fù)雜。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。因此，在氣體中，可以看到很細(xì)、很亮的電弧，幾乎看不到外焰部位。這也是氣體滅弧時間短的原因之一。當(dāng)電弧電流減小趨近于零值時，分子此時電負(fù)性顯著，從而使電流保持連續(xù)，可使細(xì)小的弧心一直存在到極小的電流范圍。電弧的這種特點，使斷路器開斷小電流時，也不會由于截流作用而產(chǎn)生操作過電壓。2.2 gis的組成元件(1) 斷路器。斷路器是gis的主要元件。這種斷路器有水平斷口和垂直斷口兩種類型。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。下面以zf11-252型gis的斷路器為例具體介紹。zf11-252型gis的斷路器是gis的一個組成元件，它能關(guān)合與開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)短路故障時關(guān)合與開斷短路電流，而且還能實現(xiàn)自動重合閘的要求。該斷路器為單斷口，三相分裝立式布置。液壓機(jī)構(gòu)置于本體的下部。所有的液壓機(jī)構(gòu)元件均裝在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，并采用集成塊式簡化機(jī)構(gòu)，以減少漏油環(huán)節(jié)，提高斷路器的運行可靠性。zf11-252型gis的斷路器的本體是由完全相同的三個單極組成，每極由金屬殼體，底架，滅弧室，絕緣構(gòu)件（包括盤式絕緣子、絕緣支座和絕緣拉桿）以及密度繼電器，吸附劑等附件組成。該元件為獨立氣室，內(nèi)充0.6mpa 氣體，其出線方式有兩種，一種是兩側(cè)出線，另一種是同側(cè)出線，一般視總體布置而定。zf11-252型gis的斷路器的滅弧室采用變開距雙噴管形式。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(nèi)產(chǎn)生，不會燒傷主觸指。氣壓缸內(nèi)的氣體被壓縮后經(jīng)噴管與動觸頭之間環(huán)形截面吹入燒弧區(qū)域，然后向上，下兩個方向吹拂電弧。向上吹拂的熱氣流離開靜觸座后，進(jìn)入導(dǎo)氣均壓罩內(nèi)。在結(jié)構(gòu)上，動靜觸頭用絕緣子聯(lián)結(jié)成為一個整體，降低了滅弧室的高度。特別是在開斷過程中，可以使熱氣流遠(yuǎn)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。再加上良好的速度特性配合，使斷路器既具有開斷短燃弧的能力，又具有良好開斷長燃弧的能力。采用最佳方案的噴口，加強(qiáng)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(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度。斷口電場的優(yōu)化設(shè)計，給斷路器的絕緣試驗和開斷試驗提供了有力保證。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。zf11-252型gis的斷路器的操作方式為分相操作，也可通過電氣聯(lián)動對斷路器的三極同時進(jìn)行分、合閘及重合閘操作。三極分別配有相同的液壓機(jī)構(gòu)。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。 (2)隔離開關(guān)隔離開關(guān)是gis的標(biāo)準(zhǔn)元件之一。其主要作用是用來隔離電壓,視動觸頭運動方式的不同,有轉(zhuǎn)動式和直動兩大類,無論采用什么形式,都希望能開斷小電容電流及環(huán)流。按功能分為普通隔離開關(guān)和快速隔離開關(guān)兩種。普通隔離開關(guān)主要用于在線路無電流時切合和隔離電路，配電動操作機(jī)構(gòu)，通過三極傳動，實現(xiàn)三極聯(lián)動操作?？焖俑綦x開關(guān)除具有普通隔離開關(guān)的特性外，還具有切合感應(yīng)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(jī)構(gòu)操作。普通隔離開關(guān)和快速隔離開關(guān)本體結(jié)構(gòu)是相同的，其三極結(jié)構(gòu)也完全相同，相間靠三極傳動聯(lián)動。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(shè)有觀察窗，可方便直觀的看到殼體內(nèi)部觸頭的分合情況。底座上裝有明顯的分合指示牌，內(nèi)充0.45mpa 氣體。隔離開關(guān)通過精確的電場計算，優(yōu)化斷口結(jié)構(gòu)，使隔離開關(guān)具有斷口距離小，耐壓性能高等特點。降低了運動質(zhì)量，也相應(yīng)的降低了對操作功的需求。采用了高通流能力的電聯(lián)接，大大提高了各自的通流能力。傳動機(jī)構(gòu)簡單可靠，通用性強(qiáng)。圖2-2為隔離開關(guān)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)。 圖2-2 隔離開關(guān)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)(3)接地開關(guān)接地開關(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。工作接地開關(guān)主要用于工作維護(hù)接地，合閘后使不帶電的主回路可靠接地，確保主回路的人身安全，配電動操作機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)三極聯(lián)動操作?？焖俳拥亻_關(guān)除具有普通接地開關(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。保護(hù)gis免受燒損。配彈簧操作機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)三極聯(lián)動操作。接地開關(guān)通過精確的電場計算，優(yōu)化斷口結(jié)構(gòu)，使隔離開關(guān)具有斷口距離小，耐壓性能高等特點。降低了運動質(zhì)量，也相應(yīng)的降低了對操作功的需求。采用了高通流能力的電聯(lián)接，大大提高了各自的通流能力。傳動機(jī)構(gòu)簡單可靠，通用性強(qiáng)。 (4)電流互感器gis中的電流互感器有兩種結(jié)構(gòu),一種是以為主絕緣的裝在金屬殼內(nèi)的穿心式,它既可用于斷路器側(cè),又可用于母線側(cè);另一種是開口式電纜結(jié)構(gòu),只能用于母線側(cè)。圖2-3用的是穿心式結(jié)構(gòu),每相有一個測量和三個保護(hù)線圈。圖2-3 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,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。 (6)避雷器保護(hù)gis用的避雷器主要有三種典型結(jié)構(gòu):一是常規(guī)帶間隙的避雷器,一般裝在組合電器的入口處;二是無間隙的氧化鋅避雷器或金屬封閉的絕緣的避雷器;三是上述兩種方式的混合使用。 (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;后者的三相導(dǎo)電部分均勻地布置在一個共同的接地的金屬園筒內(nèi),各相導(dǎo)體對元筒分別用支持絕緣子支持,相間絕緣主要由擔(dān)任,園筒殼體上發(fā)熱效應(yīng)低。圖1中封閉連接線為一金屬殼內(nèi)裝有鋁管導(dǎo)體,以作為絕緣。(8)引線的套管與電纜終端引線套管主要有充氣套管和油紙電容套管兩種,前者為空心塔形套管內(nèi)裝導(dǎo)電桿并充有氣體如圖1所示;后者它的尾部放在封閉電器的殼體中,并使氣體與套管的油隔離。全封閉組合電器選用電纜進(jìn)出線時,就要采用封閉式電纜終端,與變壓器或架空線相連接時,可以采用套管。圖2-4 gis組合電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2-4為部分gis器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖中數(shù)字對應(yīng)如下：1自能式滅弧斷路器；2彈簧操動機(jī)構(gòu)；3母線隔離開關(guān)與母線組合；4母線隔離開關(guān)與母線組合；5出線隔離開關(guān)/接地開關(guān)組合；6快速接地開關(guān)(出線側(cè))；7電流互感器；8插接式電壓互感器；9插接式高壓電纜頭；10就地控制柜。 第3章 110kv gis牽引變電所設(shè)計原則3.1 主接線設(shè)計原則gis設(shè)備的主接線設(shè)計原則與常規(guī)設(shè)備相同，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，它的基本要求有下列幾點。（1）主接線的可靠性?？煽抗╇娛请娏ιa(chǎn)的首要任務(wù)。主接線首先要做到運行。由于電能不可能蓄存，發(fā)、供、用是在一起完成的，任何一個環(huán)節(jié)故障都將造成停電，都會對國家造成經(jīng)濟(jì)損失。人民生活提高之后，對電的要求更嚴(yán)格了，衣食住行都要靠電。我國停電一次所造成的經(jīng)濟(jì)損失為電價的1535倍。此外，由于發(fā)電廠、變電站的局部故障造成系統(tǒng)解列，系統(tǒng)失穩(wěn)，造成大片地區(qū)停電 ，擴(kuò)大了經(jīng)濟(jì)損失。因此要保證發(fā)、供電的可靠性是最重要的設(shè)計原則之一。（2）主接線的靈活性。主接線要有高度的靈活性。它要滿足下列要求。調(diào)度的靈活性。當(dāng)電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度時任何一個發(fā)電廠和變電站的主接線 都能做到隨時投入或切除，不致影響整個系統(tǒng)的安全，并滿足在檢修時的運行方式 和特殊的運行方式。檢修時的靈活性，當(dāng)發(fā)電廠和變電站進(jìn)行檢修時，其主接線 應(yīng)滿足可以靈活地操作斷路器、隔離開關(guān)、母線和繼電保護(hù)裝置，而不至影響用戶供電。（3）主接線的經(jīng)濟(jì)性。主接線應(yīng)當(dāng)滿足投資省，占地面積小，電能損失少等條件。當(dāng)發(fā)電廠和變電站進(jìn)行擴(kuò)建工程時，主接線應(yīng)可以很方便的接入電力系統(tǒng)，不致要很長的停電時間和花較大的投資。以上是設(shè)計主接線的原則。但在工程實踐中按下列各條具體內(nèi)容執(zhí)行。任何一臺斷路器檢修時，不得影響用戶的供電。任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障，重合閘拒動時，不宜切除兩回以上的超高壓線路。一段母線故障，宜將故障范圍限制在全部母線的1/4內(nèi)。當(dāng)分段斷路器或母聯(lián)斷路器故障時，其故障范圍宜限制在全部母線的1/2內(nèi)。3.2 gis配電裝置的布置方式gis設(shè)備的布置方式有很多種，在不同的電壓下，gis設(shè)備的間隔尺寸、同相間的距離和不同相間的距離、元件組合尺寸都由gis制造廠決定。設(shè)計者根據(jù)制造廠的說明書選用。但配電室里的走道尺寸、維修走道尺寸、廚房的幾何尺寸、吊車鉤至地面的高度等則由設(shè)計者決定。室內(nèi)布置時,gis室的寬度由gis設(shè)備的寬度和通道寬度決定。工作通道寬度應(yīng)考慮當(dāng)采用電纜作為進(jìn)出線時,由于gis設(shè)備與高壓電纜的交流耐壓試驗的標(biāo)準(zhǔn)值不同,現(xiàn)場耐壓試驗需要裝設(shè)臨時空氣套管,必須注意帶電體與墻壁之間的安全距離,同時還要考慮移動式氣體回收裝置的寬度及轉(zhuǎn)彎半徑,檢修和搬運gis組件所需要的寬度。gis室的高度必須考慮設(shè)備運輸、安裝、大修和試驗的可能性,檢修時應(yīng)可以整體起吊斷路器及其他組件,并注意現(xiàn)場耐壓試驗時帶電體與房頂?shù)陌踩嚯x。戶外布置gis時,通道的寬度和通道上架空跳線的高度應(yīng)考慮開進(jìn)汽車起吊等作業(yè),一般距gis外緣不得小于3.5m。一般戶內(nèi)布置的gis兩側(cè)應(yīng)設(shè)置安裝檢修和巡視通道,主通道宜靠近斷路器側(cè),寬度宜為20003500m,巡視通道不應(yīng)小于1000m。3.3 gis設(shè)備的外殼保護(hù)gis設(shè)備的外殼用鋁合金或鋼材制成。當(dāng)母線管或元件內(nèi)部故障時，電弧使氣體的壓力升高，若沒有防爆裝置，則可造成外殼爆炸。當(dāng)內(nèi)部發(fā)生故障而不能及時切斷故障點，電弧能將外殼燒穿。為了不致使故障擴(kuò)大，在變電站進(jìn)線線路上安裝快速接地隔離開關(guān)。使開關(guān)直接接地，通過保護(hù)裝置切斷電源。gis設(shè)備外殼保護(hù)有兩種方法，一種用防爆裝置，另一種用快速接地隔離開關(guān)。電弧電壓對氣室壓力升高有很大的影響。氣室越小，壓力的升高幅度越大。氣室越大，壓力升高的幅度并不很大。因此小氣室對防爆膜敏感，可靠性高?？焖俳拥亻_關(guān)是由故障電流作為啟動電流的、只要故障電流達(dá)到動作值，快速接地隔離開關(guān)必然動作，對地大氣室用快速接地隔離開關(guān)的可靠性高。在大氣室，故障電流很大也未足以達(dá)到防爆膜的破壞值。可見防爆膜對大氣室已不起作用，只靠快速接地隔離開關(guān)。3.4 gis外殼接地方式gis設(shè)備的母線和外殼是一對同軸的兩個電極，構(gòu)成稍不均勻電場。當(dāng)電流通過母線時， 在外殼感應(yīng)電壓，使外殼產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，使gis設(shè)備容量減少。當(dāng)運行人員接觸時會觸電危及人身安全，因此要使gis設(shè)備外殼的感應(yīng)電壓在安全規(guī)定的范圍之內(nèi)，外殼也不發(fā)熱。另外，gis設(shè)備的支架、管道，電纜外皮與外殼連接之后，敢有感應(yīng)電壓，也有環(huán)流產(chǎn)生。由于外殼與上述零件接觸不良的地方，還會產(chǎn)生火花，使管道、電纜外皮產(chǎn)生電腐蝕。為了解決上述問題，目前用兩種方法解決。一種在gis設(shè)備外殼用全鏈多點接地的方法，它的優(yōu)點是gis外殼的感應(yīng)電壓為零，但會引起環(huán)流，金屬外殼仍然發(fā)熱，輸送容量還要下降；第二種方法是將gis外殼分段絕緣，每一段只有一個接地點，這樣gis外殼不產(chǎn)生環(huán)流，但有感應(yīng)電壓。兩者比較我們不希望有環(huán)流，外殼的感應(yīng)電壓在安全范圍之內(nèi)。所以選用了第二種方法。當(dāng)運行人員接觸到分段絕緣的gis外殼之后，有電流通過人體。但對人體的傷害程度取決于通過人體電流的大小，也取決于人體電阻的大小。人體的電阻主要是皮膚的電阻，其他組織的電阻很小，故此，皮膚在不同狀態(tài)之下的電阻就代表了人體的電阻。人對gis外殼接觸面積大小，與人體的重量有關(guān)，不同體重的人，允許不相同的電壓值。第4章 gis牽引變電所的運行管理gis設(shè)備除操作機(jī)構(gòu)和常規(guī)設(shè)備類似之外，其他元件的結(jié)構(gòu)都不相同，運行、檢修的工序也不同。gis設(shè)備在運行時分為正常巡視和臨時巡視。正常巡視時間每班二次或二次以上。臨時巡視是在某一特定的情況下進(jìn)行。如設(shè)備有異常情況，值班人員應(yīng)立即到現(xiàn)場處理。設(shè)備的檢修也有小修和大修兩種，小修時間短，一般在三至五年進(jìn)行一次，而大修則要八年到十年檢修一次，檢修周期比常規(guī)式設(shè)備長得多。當(dāng)gis設(shè)備檢修時，工作比較繁雜，時間長，其停電范圍有時涉及非故障元件。檢修時，首先斷電，然后抽出故障氣室的氣體，貯存在氣瓶中，檢修完畢對各檢修的氣室抽真空，充入氣體，靜止若干小時后測量氣體中的含水量，應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。在gis設(shè)備運行中最重要的一件事是管理好氣體。由于gis的檢修周期較長，因此設(shè)備的備品、備件的保存時間也很長。所以對備品、備件的保管工作應(yīng)高度重視。特別是密封環(huán)，油脂類材料、絕緣零件要保存在恒溫下。4.1 gis設(shè)備的巡查與檢修內(nèi)容4.1.1日常巡視項目（1）斷路器、隔離開關(guān)、接地隔離開關(guān)、快速接地隔離開關(guān)的位置指示器、閉鎖位置是否正常；（2）各種指示燈、信號燈的指示是否正常，加熱器是否按規(guī)定投入或切除；（3）隔離開關(guān)、接地隔離開關(guān)從窺視中檢查其觸頭接觸是否正常；（4）密度計、壓力表的指示值是否正常；（5）斷路器、避雷器的指示動作次數(shù)是否正常；（6）裸露在外的母線，其溫度鈉的指示是否正常；（7）二次端子有沒有發(fā)熱現(xiàn)象。保險絲、熔斷器的指示是否正常；（8）在gis設(shè)備附近有無異味、異聲，有沒有漏氣、漏油的現(xiàn)象；（9）所有閥門的開、閉位置是否正常，金屬支架有無銹蝕，有無發(fā)熱現(xiàn)象；（10）可見的絕緣件有沒有老化，剝落，有裂紋的現(xiàn)象；（11）所有金屬支架和保護(hù)罩，外殼有沒有油漆靈、剝落的情況；（12）氣體的分解物有沒有泄漏；（13）接地端子有沒有發(fā)熱現(xiàn)象，金屬外殼的溫度是否超過規(guī)定；（14）所有設(shè)備的防護(hù)門是否關(guān)嚴(yán)，密封；（15）所有照明、通風(fēng)設(shè)備，防火器具是否完好；（16）行車操作是否正常；（17）所有設(shè)備是否清潔，齊整，標(biāo)志完善；（18）室內(nèi)應(yīng)保持清潔。4.1.2 臨時性檢查項目新投產(chǎn)的gis設(shè)備，在運行36個月內(nèi)要檢查氣體的含水量、含酸量是否與試運行進(jìn)有明顯的改變，增加的速度是否合理。如發(fā)現(xiàn)含量不合理時，應(yīng)及時檢查其原因；當(dāng)斷路器達(dá)到規(guī)定的開斷次數(shù)，或累計其開斷電流達(dá)到規(guī)定的數(shù)值時，要檢查其設(shè)備情況；gis設(shè)備有異常情況時，對有懷疑的元件進(jìn)行檢查。4.1.3 gis設(shè)備小修項目gis設(shè)備的運行規(guī)程規(guī)定gis的小修周期一般為35年，小修時不要隨便解體設(shè)備，其具體項目如下：（1）gis設(shè)備里sf6氣體的補(bǔ)充、干燥、過濾，由氣體處理車進(jìn)行；（2）密度計，壓力表的校驗；（3）導(dǎo)電回路接觸電阻的測量；（4）吸附劑的更換；（5）液壓油的補(bǔ)充或更換；（6）不良緊固件的更換。4.1.4 gis設(shè)備大修項目gis運行規(guī)程規(guī)定gis設(shè)備的大修周期一般在810年后進(jìn)行，大修前應(yīng)建立大修小組、擬定項目，大修技術(shù)措施，大修計劃，并且對備品、備件應(yīng)進(jìn)行檢查、清理、參加大修的工作人員應(yīng)熟悉技術(shù)規(guī)程和大修工藝，其具體項目如下：（1）更換密封環(huán)；（2）更換部分磨損了的零件；（3）更換部分?jǐn)嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)等的導(dǎo)電觸頭；（4）更換不好的絕緣零件；（5）清掃氣室里的金屬微粒、粉末，清除氣體的分解物。4.2 gis設(shè)備的備品、備件管理gis設(shè)備的備品、備件在訂貨時，根據(jù)運行、檢修的需要，經(jīng)濟(jì)合理的原則向廠家訂貨。同時要考慮到gis設(shè)備的換代周期很快，備品、備件的數(shù)量要適當(dāng)。過多易造成資金積壓，過少可能因產(chǎn)品已換代，需要的零件又要特殊訂貨，既影響供電，價錢又貴。由于gis設(shè)備故障率較低，檢修周期長，所以備品、備件要妥善保管，應(yīng)做到如下要求：（1）備品、備件