GIS全稱氣體絕緣組合電器設備(Gas Insulated Switchgear),主要把母線、斷路器、CT、PT、隔離開關、避雷器都組合在一起。就是我們經常可以看到的開關站,也叫高壓配電裝置。
高壓配電裝置的型式有三種:第一種是空氣絕緣的常規配電裝置,簡稱AIS。其母線裸露直接與空氣接觸,斷路器可用瓷柱式或罐式。葛洲壩電廠採用的即是這種型式。第二種是混合式配電裝置,簡稱H-GIS。母線採用開敞式,其它均為六氟化硫氣體絕緣開關裝置。第三種是六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置。其英文全稱GAS—INSTULATED SWITCHGEAR,簡稱GIS。
GIS的優點在於占地面積小,可靠性高,安全性強,維護工作量很小,其主要部件的維修間隔不小於20年。
基本結構
GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)採用了單相封裝的結構,其緊湊的設計減少了設備本身所占用的空間;該設備大部分模組清晰地布置在一個水平面上;鋁合金一般被作為外殼材料,可以提高抗腐蝕性能且重量很輕;通過採用最新的結構和鑄造技術,最佳化了外殼的電場分布和機械性能。氣體絕緣金屬封閉開關設備也叫六氟化硫封閉式組合電器,六氟化硫氣體(SF6)多被用作絕緣和滅弧介質,所有的模組都通過法蘭連線,依靠O型密封圈原理來保證設備的氣密性;盆式絕緣子將間隔分隔成若干個獨立氣室,每個氣室裝備了一套獨立的氣體監測設備、防爆膜和吸附劑,氣室中固定的吸附劑可以吸收水分及SF6分。
1、斷路器
斷路器組件由三相共箱式斷路器和操動機構組成。每相滅弧室有獨立的絕緣筒封閉。滅弧室為單壓式,採用軸向同步雙向吹弧式工作原理,結構簡單,開斷能力強。
2、隔離開關和接地開關
接地開關可以配手動、電動或電動彈簧機構。手動和電動機構主要用於檢修用接地開關;電動彈簧機構用於具有開合電磁感應電流、靜電感應電流能力和需要關合短路電流的接地開關。
接地開關可用做一次接引線端子,因此,在不需要放掉SF6氣體的條件下,用於檢查電流互感器的變化和測量電阻等。
隔離開關可以配手動、電動或電動彈簧機構。手動和電動機構主要用於無負載電流時分合隔離開關;電動彈簧機構用於需要切合電容電流、電感電流和母線轉換電流的隔離開關。
3、電流互感器
電流互感器是變電站的測量和保護系統的信號來源之一,此處電流互感器主要是將大電流轉換為小電流(1~5A),對設備進行測量和保護。
4、電壓互感器
電壓互感器時GIS的一種元件,主要用於電力系統的計量、電壓的測量和電壓的保護。一般安裝在母線上火進線部位。在此處主要是將高電壓轉換成低電壓(一般為110V)對GIS進行測量和保護。高欄終端GIS電壓互感器時三相共箱式結構(三個單獨的互感器裝在同一殼體裡)。
5、避雷器
避雷器為氧化鋅型封閉式結構,採用SF6絕緣,有垂直或水平接口,主要由罐體盆式絕緣子安裝底座及芯體等部分組成,芯體是由氧化鋅電阻片作為主要元件,它具有良好的伏安特性和較大的通容量。
6、母線
SF6氣體絕緣母線用於GIS內部間隔之間和各種元件的連線,母線可通過連續額定電流及耐受動、熱穩定電流。
7、終端元件
SF6空氣套管用於GIS架空線的連線,SF6油套管用於GIS與變壓器直連,電纜終端用於GIS與電纜的連線。
8、氣隔
GIS的每一個間隔,用不通氣的盆式絕緣子(氣隔絕緣子)劃分為若干個獨立的SF6氣室,即氣隔單元。各獨立氣室在電路上彼此相通,而在氣路上則相互隔離。設定氣隔具有以下優點:
(1)可以將不同SF6氣體壓力的各電器元件分隔開;
(2)特殊要求的元件(如避雷器等)可以單獨設立一個氣隔;
(3)在檢修時可以減少停電範圍;
(4)可以減少檢查時SF6氣體的回收和充放氣工作量;
(5)有利於安裝和擴建工作。
每一個氣隔單元有一套元件,即SF6密度計、自封接頭、SF6配管等。
其中,SF6密度計帶有SF6壓力表及報警接點。除可在密度計上直接讀出所連線的氣室的SF6壓力外,還可通過引線,將報警觸電接入就地控制櫃。當氣室內SF6氣壓降低時,則通過控制柜上光字牌指示燈及綜自系統報文發出“F6壓力降低”的報警信號,如壓力降至閉鎖值以下,則發閉鎖信號,同時切斷斷路器控制迴路,將斷路器閉鎖。
運行原理
GIS設備是由SF6氣體作為絕緣和滅弧介質,這個是GIS設備的主要特徵。整個GIS設備的工作原理如下所示:
第一步:對斷路器、隔離開關、快速接地開關進行選擇控制,並在終端進行集中控制;
第二步:實時監視斷路器、隔離開關、快速接地開關的工作狀態;
第三步:實時監視各氣室SF6氣體密度及壓力是否正常;
第四步:實現本間隔內斷路器、隔離開關、快速接地開關之間的電氣聯鎖;
第五步:顯示一次主接線形式及運行狀態;
第六步:監視控制迴路電源是否正常;
第七步:集中控制,系統的各個元件都集中於就地控制櫃的控制方式中。除了斷路器外,對各氣室的抽真空、充放氣、測水分等均集中在就地控制柜上進行。
第八步:分散控制。SF6氣路按氣隔單元在各自的監控裝置內進行監控,每一個氣隔單元有一套元件,與就地控制櫃僅有電氣信號相連。
以上就是整個GIS設備的基本工作流程。