GIS氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備課件

1、GIS氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備南海深水天然氣作業(yè)區(qū)高欄終端2013年3月第1頁(yè)，共38頁(yè)。目錄GIS的概述GIS的優(yōu)缺點(diǎn)SF6的概述高欄終端145SP-1型GIS安裝GIS的注意事項(xiàng)與您分享第2頁(yè)，共38頁(yè)。GIS的概述第一節(jié)第3頁(yè)，共38頁(yè)。GIS的概述什么是GIS？ GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，GIS全稱“氣體絕緣金屬封裝開(kāi)關(guān)設(shè)備（Gas Insulated metal and enclosed Switchgear）”，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體

2、。就是我們經(jīng)?？梢钥吹降拈_(kāi)關(guān)站，也叫高壓配電裝置。高壓配電裝置 高壓配電裝置的型式有三種：第一種是空氣絕緣的常規(guī)配電裝置，簡(jiǎn)稱AIS。其母線裸露直接與空氣接觸，斷路器可用瓷柱式或罐式。葛洲壩電廠采用的即是這種型式。 第二種是混合式配電裝置，簡(jiǎn)稱HGIS。母線采用開(kāi)敞式，其它均為六氟化硫氣體絕緣開(kāi)關(guān)裝置。 第三種是六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置。簡(jiǎn)稱GIS。第4頁(yè)，共38頁(yè)。三種高壓配電裝置：AIS第5頁(yè)，共38頁(yè)。三種高壓配電裝置：H-GIS第6頁(yè)，共38頁(yè)。三種高壓配電裝置：GIS第7頁(yè)，共38頁(yè)。GIS的優(yōu)缺點(diǎn)第二節(jié)第8頁(yè)，共38頁(yè)。GIS的優(yōu)缺點(diǎn)GIS的優(yōu)點(diǎn) GIS設(shè)備自20世紀(jì)60年代

3、實(shí)用化以來(lái)，已廣泛運(yùn)行于世界各地。GIS不僅在高壓、超高壓領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而且在特高壓領(lǐng)域也被使用。與常規(guī)敞開(kāi)式變電站相比，GIS的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，維護(hù)工作量很小，其主要部件的維修間隔不小于20年等特點(diǎn)。GIS的缺點(diǎn) 雖然GIS是運(yùn)行可靠性高、維護(hù)工作量少、檢修周期長(zhǎng)的高壓電氣設(shè)備，其故障率只有常規(guī)設(shè)備的20%40%，但GIS也有其固有的缺點(diǎn)，由于SF6氣體的泄漏、外部水分的滲入、導(dǎo)電雜質(zhì)的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導(dǎo)致GIS內(nèi)部閃絡(luò)故障。GIS的全密封結(jié)構(gòu)使故障的定位及檢修比較困難，檢修工作繁雜，事故后平均停電檢修

4、時(shí)間比常規(guī)設(shè)備長(zhǎng)，其停電范圍大，常涉及非故障元件。第9頁(yè)，共38頁(yè)。SF6的概述第三節(jié)第10頁(yè)，共38頁(yè)。SF6的概述SF6的歷史 SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)家于1900年合成的人造惰性氣體，1940年前后，美國(guó)軍方將其用于曼哈頓計(jì)劃。1947年提供商用。當(dāng)前SF6氣體主要用于電力工業(yè)中。SF6的化學(xué)性質(zhì) SF6的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。微溶于水、醇及醚，可溶于氫氧化鉀。不與氫氧化鈉、液氨、鹽酸及水起化學(xué)的反應(yīng)。300以下干燥環(huán)境中與銅、銀、鐵、鋁不反應(yīng)。500以下對(duì)石英不起作用。250時(shí)與金屬鈉反應(yīng)，-64時(shí)在液氨中反應(yīng)。與硫化氫混合加熱則分解。200時(shí)，在特定的金屬如鋼及硅鋼存在下，能

5、促使其緩慢分解。第11頁(yè)，共38頁(yè)。SF6的應(yīng)用 六氟化硫具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能。其耐電強(qiáng)度為同一壓力下氮?dú)獾?.5倍，擊穿電壓是空氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍，是一種優(yōu)于空氣和油的新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料。六氟化硫以其良好的絕緣性能和滅弧性能被廣泛應(yīng)用。如：斷路器、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。電子級(jí)高純六氟化硫是一中理想的電子蝕刻劑，被大量應(yīng)用于微電子技術(shù)領(lǐng)域。冷凍工業(yè)作為致冷劑，致冷范圍可在-450之間。電氣工業(yè)利用其很高介電強(qiáng)度和良好的滅電弧性能，用作高壓開(kāi)關(guān)、大容量變壓器、高壓電纜和氣體的絕緣材料。采礦工業(yè)用作反吸附劑，用于礦井煤塵中置

6、換氧。高純SF6還因其化學(xué)惰性、無(wú)毒、不燃及無(wú)腐蝕性，還被廣泛應(yīng)用于金屬冶煉（如鎂合金熔化爐保護(hù)氣體）、航空航天、醫(yī)療（X光機(jī)、激光機(jī)）、氣象（示蹤分析）、化工（高級(jí)汽車輪胎、新型滅火器）等。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展，SF6涉及的領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，被越來(lái)越多的基礎(chǔ)領(lǐng)域和科技領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。第12頁(yè)，共38頁(yè)。SF6的有毒嗎 當(dāng)吸入六氟化硫時(shí)，六氟化硫會(huì)充滿聲帶的周圍。當(dāng)我們發(fā)聲，聲帶震動(dòng)的時(shí)候，被帶動(dòng)震動(dòng)的不是平常我們說(shuō)話時(shí)的空氣而是六氟化硫。因?yàn)榱虻姆肿恿勘瓤諝獾钠骄肿恿看?，震?dòng)的頻率較空氣低，所以就會(huì)出現(xiàn)比平時(shí)低沉渾厚的聲音。不同密度的氣體會(huì)產(chǎn)生不同的變聲效果！高純度六氟化硫,無(wú)毒性、性狀穩(wěn)定

7、。SF6真的“無(wú)毒”嗎 六氟化硫是一種窒息劑，在高濃度下會(huì)呼吸困難、喘息、皮膚和黏膜變藍(lán)、全身痙攣。 吸入80%六氟化硫+20%的氧氣的混合氣體幾分鐘后，人體會(huì)出現(xiàn)四肢麻木，甚至窒息死亡 。我國(guó)規(guī)定，操作間空氣中六氟化硫氣體的允許濃度不大于6g/m3或空氣中氧含量應(yīng)大于18%；短期接觸，空氣中六氟化硫氣體的允許濃度不大于7.5g/m3。六氟化硫在藥理上是惰性氣體，低毒但對(duì)人體有窒息作用。 國(guó)際上對(duì)SF6純品本身是低毒還是無(wú)毒，還有不同看法。第13頁(yè)，共38頁(yè)。為什么我們常說(shuō)SF6“有毒” 純度問(wèn)題：一般生產(chǎn)SF6氣體過(guò)程中，會(huì)伴有微量 SF2對(duì)皮膚粘膜有刺激，可引起肺水腫、肺炎 S2F2刺激性

8、氣味、類光氣劇毒作用、呼吸系統(tǒng)被破壞 SF4對(duì)肺部有危害 S2F10破壞呼吸系統(tǒng)、白鼠在極其微量的情況下存活8小時(shí) 副產(chǎn)物問(wèn)題：一旦六氟化硫氣體遇到高熱、高溫（如：電弧），會(huì)產(chǎn)生出氧化硫和氟化氫氣體 氧化硫是一種硫酸酐，易被人體濕潤(rùn)的粘膜表面吸收生成硫酸和亞硫酸，對(duì)眼和呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。 氟化氫，在人的皮膚表面形成氫氟酸，它能穿透皮膚表面向深層滲透，形成潰瘍和壞死，且不宜治愈。若骨骼損害引起氟骨病，將無(wú)法復(fù)原。第14頁(yè)，共38頁(yè)。高欄終端145SP-1型GIS第四節(jié)第15頁(yè)，共38頁(yè)。高欄終端145SP-1型GIS產(chǎn)品概述 145SP-1系列GIS是 的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，該產(chǎn)品在荷蘭KE

9、MA試驗(yàn)站按照IEC標(biāo)準(zhǔn)完成所規(guī)定的型式試驗(yàn)，并在我國(guó)高壓電器檢驗(yàn)中心（西安高壓電器研究所）通過(guò)全部型式試驗(yàn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理和檢驗(yàn)技術(shù)全部從現(xiàn)代重工引進(jìn)。該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)： 1.共箱式結(jié)構(gòu)，高度集成，占地面積??； 2.采用壓氣+自能式滅弧室，開(kāi)斷能力高，操作功小； 3.集成結(jié)構(gòu)靈活，不僅能滿足各種連接方式，而且能滿足各種布置方式； 4.包裝和運(yùn)輸以間隔為單元，安裝調(diào)試周期短； 5.客體材料為鋼或合金材料，選擇的自由度大，使用于各種嚴(yán)酷環(huán)境。第16頁(yè)，共38頁(yè)。斷路器 145SP-K1 與傳統(tǒng)的壓氣式滅弧室不同，145SP-K1采用的滅弧室在壓氣室7的前部增加了一個(gè)膨脹室6，用來(lái)吸收電弧產(chǎn)

10、生的能量。壓氣室和膨脹室之間通過(guò)逆止閥8連通，壓氣室通過(guò)逆止閥9和外界SF6氣體連接。 1-彈簧機(jī)構(gòu) 2-支持件 3-連動(dòng)桿 4-支持絕緣件 5-導(dǎo)體 6-滅弧室 7-盆式絕緣子 8-吸附劑 9-殼體第17頁(yè)，共38頁(yè)。斷路器滅弧原理(大電流滅?。〢合閘位置 B分閘中弧觸頭未脫離喉部膨脹室加熱膨脹C分閘中弧觸頭脫離喉部滅弧 D分閘位置 第18頁(yè)，共38頁(yè)。斷路器滅弧原理（小電流滅弧）A合閘位置 B分閘中弧觸頭未脫離喉部C分閘中弧觸頭脫離喉部滅弧 D分閘位置第19頁(yè)，共38頁(yè)。三工位開(kāi)關(guān) 145SP-3PS1 145SP-3PS1型三位工作開(kāi)關(guān)，是吧隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)兩個(gè)GIS的功能元件組合在一

11、起形成一個(gè)新的GIS功能元件，有效的簡(jiǎn)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，三工位開(kāi)關(guān)配用一個(gè)操作機(jī)構(gòu)為電動(dòng)機(jī)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)了組合在一起的隔離和接地開(kāi)關(guān)的機(jī)械連鎖和產(chǎn)品的機(jī)械可靠性。并使布局變得緊湊。 DS：隔離開(kāi)關(guān) ES：接地開(kāi)關(guān)DSES第20頁(yè)，共38頁(yè)。電流互感器CT 電流互感器是變電站的測(cè)量和保護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)源之一。主要作用：將高電流轉(zhuǎn)換為低電流（一般為1-5A）對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量和保護(hù)。第21頁(yè)，共38頁(yè)。電壓互感器PT 電壓互感器是GIS的一種元件，主要用于電力系統(tǒng)的計(jì)量、電壓的測(cè)量和電壓的保護(hù)。一般安裝在母線上或進(jìn)線部位。 主要作用：將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓（一般為110V）對(duì)GIS進(jìn)行測(cè)量和保護(hù)。 高欄終端GIS電

12、壓互感器是三相共箱式結(jié)構(gòu)：三個(gè)單獨(dú)的互感器裝在同一殼體里。第22頁(yè)，共38頁(yè)。母線BUS SF6氣體絕緣母線用于GIS內(nèi)部間隔之間和各種元件的連接，母線可通過(guò)連續(xù)額定電流及耐受動(dòng)、熱穩(wěn)定電流。第23頁(yè)，共38頁(yè)。終端元件C/H FS6/空氣套管：用于GIS與架空線的連接； FS6/油套管：用于GIS與變壓器直連； 電纜終端：用于GIS與電纜的連接。第24頁(yè)，共38頁(yè)。避雷器LA 145kV罐式氧化鋅避雷器（以下簡(jiǎn)稱避雷器）作為GIS的一個(gè)元件，用于保護(hù) 145kV電力系統(tǒng)免受大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓損壞。第25頁(yè)，共38頁(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)控制柜LCP 現(xiàn)場(chǎng)控制柜（LCP）是對(duì)GIS進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視與控制的集中

13、控制屏。也是GIS間隔內(nèi)、外各元件，以及GIS與主控室之間電氣聯(lián)絡(luò)的中繼樞紐。所以，維護(hù)好LCP的完好，對(duì)保證電站正常運(yùn)行起著非常重要的作用。現(xiàn)場(chǎng)控制柜每個(gè)間隔一個(gè)。第26頁(yè)，共38頁(yè)。安裝GIS的注意事項(xiàng)第五節(jié)第27頁(yè)，共38頁(yè)。安裝GIS注意事項(xiàng)安裝現(xiàn)場(chǎng)要求 灰塵量（0.5m大?。?1,000,000級(jí)以下 相對(duì)濕度 -80%以下防塵連接方法 打開(kāi)包裝蓋板后即用透明樹(shù)脂或聚乙烯薄膜對(duì)對(duì)接接口進(jìn)行包蓋，對(duì)接時(shí)應(yīng)先將對(duì)接的兩個(gè)接口用透明樹(shù)脂連接在一起。第28頁(yè)，共38頁(yè)。開(kāi)箱時(shí)間 當(dāng)作好主電路準(zhǔn)備在GIS母線連接地點(diǎn)作好防塵措施，即可拆除運(yùn)輸單元上包裝箱。拆箱應(yīng)有計(jì)劃進(jìn)行，拆箱應(yīng)遠(yuǎn)離GIS安裝

14、現(xiàn)場(chǎng)。焊接 焊接必須在總裝完成后進(jìn)行。 焊接過(guò)程中對(duì)應(yīng)GIS外表面進(jìn)行保護(hù)。 清理主線路 擦去與絕緣子接觸頭表面的導(dǎo)電脂（B8），同時(shí)在上面重新涂上一層薄導(dǎo)電脂層，以防止直接和絕緣子接觸。用清洗劑浸泡的棉布清洗導(dǎo)體表面，勿將導(dǎo)體觸頭的接觸面上的接觸油脂擦去。 第29頁(yè)，共38頁(yè)。涂抹導(dǎo)電脂（B8） 在主電路安裝前，將導(dǎo)電脂（B8)涂抹到主電路連接部位的觸頭和Z型觸脂上，要均勻的、薄薄的涂一層。吸附劑裝置 吸附劑開(kāi)封后20分鐘內(nèi)組裝完成，開(kāi)始抽真空。 密封面上涂上防銹化合物。第30頁(yè)，共38頁(yè)。填充SF6氣體 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)抽真空至133.33Pa后仍須持續(xù)抽真空1個(gè)小時(shí)以上。注入氣體前檢測(cè)氣瓶?jī)?nèi)水分

15、。并證實(shí)密封在GIS里的SF6氣體無(wú)泄漏。微含水量要求 電弧部位（斷路器） 交接值：150pm 運(yùn)行許可值：300pm 其他部位 交接值：250pm 運(yùn)行許可值：500pm第31頁(yè)，共38頁(yè)。與您分享第六節(jié)第32頁(yè)，共38頁(yè)。與您分享GIS母線導(dǎo)體材質(zhì) 母線導(dǎo)體材質(zhì)為銅、鋁、鋁合金。GIS的氣室材料一般為鋼材、鋁材和不銹鋼，氣室屬于壓力容器 試驗(yàn)壓力=兩倍的使用壓力 破裂壓力=六倍的使用壓力擦拭金屬元件的防塵紙絕對(duì)不允許擦拭絕緣件X第33頁(yè)，共38頁(yè)。氣體密度高，在大氣中會(huì)下沉。 氣體全回收后，直接進(jìn)入殼體時(shí)有危險(xiǎn)，必須需要排氣！GIS主要故障原因序號(hào)分類原因相關(guān)部門部品防塵總組裝安裝1絕緣不

16、良（短路/地路）絕緣子沒(méi)充氣/污染 金屬異物質(zhì) 清潔2過(guò)熱接觸 部品3放電/異聲金屬異物質(zhì) 接地4漏氣固定清潔 加工變形5動(dòng)作不良機(jī)械組裝/調(diào)整 元器件 第34頁(yè)，共38頁(yè)。維修與預(yù)防 GIS設(shè)備的內(nèi)部閃絡(luò)故障通常發(fā)生在安裝或大修后投入運(yùn)行的一年內(nèi)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，第一年設(shè)備運(yùn)行的故障率為053次/間隔，第二年則下降到0.06次/間隔，以后趨于平穩(wěn)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，隔離開(kāi)關(guān)和盆型絕緣子的故障率最高，分別為30%及26.6%；母線故障率為15%；電壓互感器故障率為11.66%；斷路器故障率為10%；其他元件故障率為6.74%。因此在運(yùn)行的第一年里，運(yùn)行人員要加強(qiáng)日常的巡視檢查工作，特別是對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的巡視，在巡查中主要留意SF6氣體壓力的變化，是否有異常的聲音（音質(zhì)特性的變化 、持續(xù)時(shí)間的差異）、發(fā)熱和異常氣味、生銹等現(xiàn)象。如果GIS有異常情況，必須及時(shí)對(duì)有懷疑的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。第35頁(yè)，共38頁(yè)。日常巡檢 日常巡檢應(yīng)該每天或隔幾天進(jìn)行； 日常巡檢的主要項(xiàng)目是觀察設(shè)備的外觀有無(wú)變化（GI