高压断路器设计部,1,SF6气体绝缘金属封闭开关设备 （SF6 Gas Insulated Swichgear),G I S,高压断路器设计部,2,SF6 气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）,GIS 的 定义 电气系统里 GIS的 位置 GIS 与 AIS GIS的比较 主要技术参数 GIS的构成 及 各器械的功能 及 作用 主要技术用语 六氟化硫气体特性 六氟化硫灭弧方式 形式试验主要内容 出厂试验主要内容 包装运输与储存 GIS基础工程,高压断路器设计部,3,14.制造流程 15.GIS主要承认图纸 16.GIS产品范围 17.型式试验报告情况 18.现代重工（中国）电气有限公司产品,高压断路器设计部,4,1. 气体绝缘金属封闭开关设备(GIS) 的定义,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)是把断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、 电流互感器、避雷器、主母线、分支母线等 装在可接地的壳体里面、把绝缘 及 灭弧性能优秀的SF6气体充入壳体内作为绝缘媒介的产品。 它具有 1）变电站的小型化 2）很高的可靠性和安全性 3）运行简单、维修方便 4）与环境的协调性 等优点。,高压断路器设计部,5,2. 电力系统里 GIS的位置,363kV/252kV /126kV,363kV/252kV /126kV,220V,高压断路器设计部,6,3. GIS和AIS,1) GIS变电站,高压断路器设计部,7,2) AIS 变电站,高压断路器设计部,8,3) 220kV GIS和 AIS 变电站的面积比较,(60222) 147014(倍）,高压断路器设计部,9,4) 区分 及 比较,高压断路器设计部,10,高压断路器设计部,11,1) 单相分箱和三相共箱,4. 气体绝缘金属封闭开关设备的比较,高压断路器设计部,12,5. 主要技术参数,高压断路器设计部,13,6. GIS的构成 及 各器械的功能 及 作用,1) 构造,高压断路器设计部,14,(1) 断路器 断路器平时作为导体通电，回路上出现异常时瞬间切断故障电流，保护其他 主要器械。如在短路等异常状态下继续通电流的话，会远远超过额定电流， 导致与通电回路连在一起的变压器线圈、断路器、隔离开关等主要器械烧损， 所以，为了防止以上恶劣故障发生，需要断路器来保护。 断路器必须具备的4种功能，可以列为以下四种. a. 在正常闭合回路时是良好的导体，在长时间工作时各部位温度和温升低于最 大允许发热温度和允许温升，能够承受短路情况下热的和机械的作用。 b. 在开断状态时具有良好的绝缘性能，在异常状态下也可承受对地间和同相断 口间的电压。,2) 各器械的功能,高压断路器设计部,15,c. 在关合状态的任意时刻，要在短时间内能够开断额定短路电流 及 以下的 各种故障电流 。 d. 在开断状态的任意时刻，在短时间内能关合处于短路状态下的电路。 以上4种工能中a和b,c和d的功能具有互相相反的特性 断路器不仅可以开断正常回路，也可以开断短路状态的异常回路，这就是断 路器的最大特点 机械方面对地震等具有足够的强度，开合动作时噪音小，容易检修，在很长 时间内也不会有特性变化,高压断路器设计部,16,(2) 隔离开关 1）隔离开关（DS）主要开合无负荷回路，不以开合负荷电流为原则；在分闸位置时， 触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合闸位置时，能承载正常 线路条件下的电流 及 在规定时间内异常条件（如短路）下的电流的开关。 2）主要功能 -在器械检修时，把停电部位完全从电源分离开来，确保人身安全。因和人身安全紧密 相关，所以隔离断口间的绝缘强度要求要比其他绝缘强度高，一般是对地绝缘强度的 115%以上。 -转换输变电设备的电流。主要在双母线扩建 或 故障检修时转换电流。,高压断路器设计部,17,(3) 接地开关 用于将回路接地的一种机械式开关装置。通常用于设备维修时接地，确保人身安全。 在异常条件（如短路）下，可在规定时间内承载规定的异常电流，但在正常条件 下，不要求承载电流。 接地开关的种类,高压断路器设计部,18,（4）电压互感器/电流互感器 互感器的作用 电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流的二次测的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络元件,其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与机电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电器保护和自动控制。互感器性能的好坏，直接影响到电力系统的测量、计量的准确性和继电保护装置动作的可靠性。互感器分为电压互感器和电流互感器两大类，其主要作用有 1）将一次系统的电压、电流信息准确地传递到二次侧相关设备。 2）将一次系统的高电压、大电流变换为二次侧的低电压、小电流，使测量、计量仪表和 继电器等装置标准化、小型化，并降低了对二次设备的绝缘要求。 3）将二次设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离，从而保证了二 次设备和人身安全。,高压断路器设计部,19,电压互感器 A 电压互感器的分类 a) 按测量方式分为测量用、保护用电压互感器。 b) 按绝缘介质分干式、浇注绝缘、油浸式、气体绝缘电压互感器。 c) 按相数分单相电压互感器和三相电压互感器。 d) 按电压变换原理分电磁式、电容式、光电式电压互感器。 e) 按使用条件分户内型、户外型电压互感器。 B 电压互感器的原理 电磁式电压互感器是一种特殊变压器，其工作原理和变压器相同，电压互感器一次 绕组并联在高压电网上，二次绕组外部并接测量仪表和继电保护装置等符合，仪表 和继电器的阻抗很大，二次负荷电流小，且负荷一般都比较恒定。电压互感器的容 量很小，接近于变压器的空载运行情况，运行中电压互感器一次电压不受二次负荷 的影响，二次电压在正常使用条件下实质上与一次电压成正比。 C 电压互感器的组成 电压互感器主要由绝缘子、压力容器、SF6气体、 一次线圈、二次线圈、铁心阀门、 屏蔽罩、连接导体、出线端子、防薄膜等主要部件构成。 。,高压断路器设计部,20,电流互感器 A 电流互感器的分类 a) 电流互感器按用途分：测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组）、保护用电流互感器 （或电流互感器的保护绕组）。 b) 按绝缘介质分：干式，浇注式，油浸式，气体绝缘电流互感器。 c) 按电流变换原理分：电磁式、光电式电流互感器 d) 按安装方式分：贯穿式、支柱式、套管式、母线式电流互感器。 e) 按一次绕组砸数分：单匝式、多匝式电流互感器 f) 按二次绕组所在位置分：正立式、倒立式电流互感器 g) 按电流比变换分：单电流比、多电流比、多个铁心电流互感器 h) 按保护用电流互感器技术性能分：稳定特性型、暂态特性型 i）按使用条件分：户内型、户外型电流互感器 B 电流互感器原理 电流互感器是一种专门变换电流的变流器。互感器的一次绕组串联在被测量的电力线路中， 线路电流就是互感器的一次电流：二次绕组外部回路串接有测量仪表、继电保护、自动装置 等二次设备。由于各类阻抗很小，正常运行时二次接近于短路状态。二次电流在正常使用条 件下实质上与一次电流成正比，二次负荷对一次电流不会造成影响。 C 电流互感器由铁心、透明聚酯薄膜、二次线圈、补强板、引出线等组成。 (5) 避雷器 用于电流系统中，并联在被保护设备前，将过电压限制在被保护设备的绝缘水平之下 ，从而 保护电力设备； 利用其非线性电阻特性，正常电压下，通过电流极小，有过电压时，迅速导通，将电流释放 到大地。,高压断路器设计部,21,7.主要技术用语 额定电压：额定电压是指断路器的标称电压，在规定的正常使用和性能条件下，能够连续运行的 电压。但是在电力系统中使用的断路器，还用考虑的系统的最高电压，断路器应能在 规定的电路电压下和最高工作电压下保持绝缘，并能按规定的条件进行关合与开断。 额定电流：指断路器在闭合状态下导电系统能长期通过的电流，或在限定时间内能够安全通过的 一定的负荷电流，通过这一电流时断路器各部分的允许温度不得超过国家标准中规定 的数值。 额定短时耐受电流：额定短时耐受电流又称额定热稳定电流，是在规定的短时间内，断路器闭合 位置所能耐受的电流。流过这一电流期间，断路器的温度升高不得超过规定 的数值。短时间电流通过能力主要取决于触头的温升、熔焊、接触面的劣化 和承受电动力的强度。 额定峰值耐受电流：额定峰值耐受电流也即额定动稳定电流，是指断路器在闭合位置所能耐受的 峰值电流，其值等于额定短路关合电流，是其额定短路开断电流交流分量有 效值的2.5倍。短路电流的峰值一般出现在短路发生后电流波形的第一周波 内，在通过这一电流时，断路器应不受损坏而能继续正常工作。动稳定电流 决定于导电部分及支撑绝缘子部分的机械强度和触头的结构。动稳定电流表 示断路器对短路电流的电动稳定性或动稳定性，有称极限通过电流。 额定短路持续时间：开关设备和控制设备在合闸状态下能够承载额定短时耐受电流的时间间隔 a) 550kV1100kV的开关设备和控制设备的额定短路持续时间为2s b) 126kV363kV的开关设备和控制设备的额定短路持续时间为3s c) 72.5kV及以下的开关设备和控制设备的额定短路持续时间为4s,高压断路器设计部,22,额定工频耐受电压：在额定频率下能够承受一分钟的最高电压，主要考核绝缘水平和绝缘强度。 额定雷电冲击耐受电压：能够承受因雷电冲击产生的最大的雷电冲击电压，主要考核绝缘水平和绝缘 强度。 关合冲击耐受电压：器械在关合时，对冲击波的影响所能承受的最大电压。 额定开断电流：额定开断电流也即额定短路开断电流，是标志着高压断路器开断短路故障能力的参数，这是 指 在规定的条件下，断路器能保证正常开断的最大短路电流。断路器的额定短路开断电流一 般比其所能开断的极限电流值稍低，国家标准规定，断路器的额定短路开断电流是在标准规 定的相应的工频及瞬态恢复电压下能够开断的最大短路电流。 瞬态恢复电压与工频恢复电压： 电力系统发生短路后，断路器分闸开断短路电流。断路器触头分离后，触头间产生电弧。电 弧电流过零瞬间，电弧熄灭，触头上产生暂态恢复电压。电压恢复过程中，首先出现在弧隙 间的是具有瞬态特性的电压，成为瞬态恢复电压。瞬态恢复电压存在的时间很短，只有几十 微妙至几毫秒。瞬态恢复电压消失后弧隙出现的是由工频电源决定的电压，称为工频恢复电 压。工频恢复电压也可以说是电弧熄灭后，弧隙上恢复电压的稳态值。 首开相系数： 三相断路器开断时，电流首先过零的一相称为首开相，首开相所开断的电流是单相的，对于 不同形式的短路，首开相开断过程中工频恢复时值是不同的。首开相触头间的工频恢复电压 与系统相电压幅值之比称为首开相系数。对于三相不接地的短路时首开相系数为1.5，对于中 性点 接地系统三相短路时首开相系数为1.3。,高压断路器设计部,23,分闸时间：是指处