1、二二.GIS的一次主接线及总体布置的一次主接线及总体布置 GIS可满主各种主接线的要求，主要一次主接线类型:单母线接线形式双母线接线形式桥形接线形式一倍半接线形式l126/145kVGIS主要布置形式有单母、双母分段、桥形、双桥、双母、变压器直联等多种接线方式，以桥形接线为多。l252kVGIS主要布置形式有单母、双母分段、双母、等接线方式，以双母接线为多。l363/550kVGIS主要布置形式有、双母、一倍半等接线方式。 使用时，各电压出线数目供选择： 1）6-10KV馈线在10回以上； 2）10-35KV馈线在8-10回； 3）35-110KV馈线在5-8回； 4）110-220KV馈线在
2、5回； 总体布置形式主要取决于安装现场条件和主接线的要求，同时也与进出线配置及元件结构等有关。 总体布置设计的任务是根据主接线要求在限定的安装场地和空间范围内使所有组成元件布置的合理、稳固、便于运行维护、经济美观。GIS总体布置总体布置GIS总体布置总体布置126kV标准桥型布置形式标准桥型布置形式126kV单单母布母布置形置形式式126kV双母线布置形式双母线布置形式 252kV双母线布置形式双母线布置形式550kV一倍半一倍半接线接线布布置形式置形式363kV双双母线母线布置布置形式形式GIS总体布置总体布置 ZF-252 GIS 用断路器可根据配置需要选用断路器可根据配置需要选用立式布置
3、或卧式布置（以立式布置居多）。用立式布置或卧式布置（以立式布置居多）。 所有操作机构布置在便于观察和维护的位置。所有操作机构布置在便于观察和维护的位置。三、布置方式ZF9-252 GIS CB卧式布置ZF9-252 GIS CB立式布置 三、气室的布置（三、气室的布置（1） GIS设备应根据各个元件不同的作用，分成设备应根据各个元件不同的作用，分成若干个气室，其原则如下。若干个气室，其原则如下。 (1)因因SF6气体的压力不同，要分成若干个气体的压力不同，要分成若干个气室，断路器在开断电流时，要求电弧迅气室，断路器在开断电流时，要求电弧迅速熄灭，因此要求速熄灭，因此要求SF6气体的压力要高，而
4、气体的压力要高，而如隔离开关切断的仅是电容电流，所以母如隔离开关切断的仅是电容电流，所以母线管里的压力要低点。例如断路器室的线管里的压力要低点。例如断路器室的 SF6气体压力为气体压力为 700kPa，而母线管里的，而母线管里的SF6气体压力只要气体压力只要400 kPa。故此不同的设。故此不同的设备所需的备所需的SF6气体压力不同，要分成若干个气体压力不同，要分成若干个气室。气室。 三、气室的布置（三、气室的布置（2）l （2）因绝缘介质不同要分成若干个气室。）因绝缘介质不同要分成若干个气室。如如GIS设备必须与架空线、电缆、主变压器设备必须与架空线、电缆、主变压器相连接，而不同的元件所用的
5、绝缘介质不相连接，而不同的元件所用的绝缘介质不同，例如电缆终端的电缆头要用电缆油，同，例如电缆终端的电缆头要用电缆油，与与GIS母线连接的要用母线连接的要用 SF6气体，故此要气体，故此要把电缆油和把电缆油和 SF6气体分隔开来，所以要分气体分隔开来，所以要分成多个气室。变压器套管也是如此。成多个气室。变压器套管也是如此。 三、气室的布置（三、气室的布置（3）l （3）GIS设备检修时，要分成若干个气室。由于所有的设备检修时，要分成若干个气室。由于所有的元件都要与母线连接起来，母线管里充以元件都要与母线连接起来，母线管里充以SF6气体。但当某气体。但当某一元件发生故障时，要将该元件的一元件发生
6、故障时，要将该元件的SF6气体抽出来才能进行气体抽出来才能进行检修。若母线管里不分成若干个气室，一旦某一元件故障，检修。若母线管里不分成若干个气室，一旦某一元件故障，连接在母线管里的所有元件都要停电，扩大了故障范围。因连接在母线管里的所有元件都要停电，扩大了故障范围。因此必须将母线管中不同性能的元件分成若干个气室，当某一此必须将母线管中不同性能的元件分成若干个气室，当某一元件故障时，只停下故障元件，并将其气室的元件故障时，只停下故障元件，并将其气室的SF6气体抽出气体抽出来。非故障元件仍能正常运行。来。非故障元件仍能正常运行。四、伸缩节的配置原则（四、伸缩节的配置原则（1）l伸缩节的配置意义伸
7、缩节的配置意义l 1） GIS设备是由断路器、隔离开关、互感器设备是由断路器、隔离开关、互感器和母线互相连接起来的。这些元件的材料不同，和母线互相连接起来的。这些元件的材料不同，膨胀系数不一样，当温度变化时若各个元件不膨胀系数不一样，当温度变化时若各个元件不能自由伸长和缩短，由于温度应力的原能自由伸长和缩短，由于温度应力的原 因，势必损坏元件。因，势必损坏元件。 l2）伸缩节头补偿）伸缩节头补偿 GIS设备加工而造成的误差。设备加工而造成的误差。l为此在为此在GIS设备的母线管要配置伸缩节头。设备的母线管要配置伸缩节头。 四、伸缩节的配置原则（四、伸缩节的配置原则（2） 伸缩节的配置原则伸缩节
8、的配置原则l 土建结构有伸缩缝的地方；土建结构有伸缩缝的地方；l 会产生震动的地方。如会产生震动的地方。如 GIS设备与主变压器设备与主变压器相连接的地方；相连接的地方；l 母线过长的地方。母线过长的地方。五、五、GIS的外壳保护的外壳保护l意义：GIS设备的外壳用铝合金或钢材制成。当母线管或元件内部故障时，电弧使SF6气体的压力升高，可造成外壳爆炸。当内部发生故障而不能及时切断放障点，电弧能将外壳烧穿。l方法：加防爆装置。为了不致使故障扩大，在变电站的进线线路上安装快速接地隔离并关。使开关直接接地，通过保护装置切断电源。外壳保护方法的选择外壳保护方法的选择lGIS设备外壳的保护有两种方法，一
9、种用防爆装置，另一种用快速接地隔离开关。两种保护方法的效果如何？GIS内部故障时气室的压力计算内部故障时气室的压力计算 式中的电弧电压式中的电弧电压为电弧长度与电为电弧长度与电弧电压梯度之积，弧电压梯度之积，一般一般220kV GIS设备其电弧电压设备其电弧电压为为400一一600V，有 的 可 高 达有 的 可 高 达1300V。燃烧时。燃烧时间以半个周波计间以半个周波计算，即算，即 0.05s。 S F 6 气 体 的气 体 的定容比热为定容比热为 630（JkgK）。）。电弧烧穿外壳的时间电弧烧穿外壳的时间lGIS设备外壳被电弧烧穿的时间与外壳的材料、设备外壳被电弧烧穿的时间与外壳的材料
10、、厚度和故障电流的大小有关。一般都是从做烧厚度和故障电流的大小有关。一般都是从做烧穿试验的方法得到的。其结果为：烧穿时间穿试验的方法得到的。其结果为：烧穿时间 与故障电流成反比，而与外壳的厚度成正比与故障电流成反比，而与外壳的厚度成正比.式中式中 t外壳烧穿时间（外壳烧穿时间（ms）；）； I故障电流（故障电流（KA）；）； 外壳的厚度（外壳的厚度（cm）；）； K，m，n系数。系数。 当外壳材料用合金铝时：当外壳材料用合金铝时： K 87 4， m l.21 n067。 当外壳材料用钢材时：当外壳材料用钢材时： K二二1， m43，n= 064 方法选择方法选择l 例：电缆气室的容积为 0.
11、2m3，隔离开关气室的容积为 0.3m3，两气室的绝对压力为 400 kPa，气室的直径均为50cm，外壳厚度为6mm。另一个气室为断路器室，容积为 1.8m3，直径为 490cm，外壳厚度为 8mm。气室的压力为700kPa。当GIS设备发生故障时，前者气室的故障电流为2lkA，保护动作时间为0.625。计算各个气室的压力值和压力升高的倍数？用公式计算出来各个气室的压力上升用公式计算出来各个气室的压力上升值和压力倍数如下表所示。值和压力倍数如下表所示。 从表从表211分析得到几点结论。分析得到几点结论。 l（1）电弧电压对气室压力升高有很大的影响。）电弧电压对气室压力升高有很大的影响。l 例
12、如：在电缆头气室，电弧电压在例如：在电缆头气室，电弧电压在1300V和电弧电压和电弧电压在在400V的压力相比较增加了的压力相比较增加了277倍；对于隔离开关倍；对于隔离开关气室如上所述压力增加了气室如上所述压力增加了222倍，对于断路器气室倍，对于断路器气室相比，压力才升高相比，压力才升高l24倍。从这里可以看到，气室倍。从这里可以看到，气室越小，压力的升高幅度越大。气室越大，压力升高的越小，压力的升高幅度越大。气室越大，压力升高的幅度并不很大。因此小气室对防爆膜敏感，可靠性高。幅度并不很大。因此小气室对防爆膜敏感，可靠性高。由于快速接地隔离开关是由故障电流作为启动电流的，由于快速接地隔离开
13、关是由故障电流作为启动电流的，只要故障电流达到动作值，快速接地隔离开关必然动只要故障电流达到动作值，快速接地隔离开关必然动作，对于大气室用快速接地隔离开关的可靠性高。作，对于大气室用快速接地隔离开关的可靠性高。 表表211可以分析得到几点结论。可以分析得到几点结论。 l（2）防爆膜的破坏值是正常压力的四倍，在）防爆膜的破坏值是正常压力的四倍，在小气室可以达到这个压力，而大气室达不到。小气室可以达到这个压力，而大气室达不到。例如电缆终端气室，电弧电压在例如电缆终端气室，电弧电压在600V以下的以下的压力值达不到防爆膜的破坏值；隔离开关气室压力值达不到防爆膜的破坏值；隔离开关气室的电弧电压达到的电
14、弧电压达到1000V时，还未达到防爆膜的时，还未达到防爆膜的破坏值，断路器气室的电弧电压达到破坏值，断路器气室的电弧电压达到 1300V时，仍然达不到防爆膜的破坏值。也就是说，时，仍然达不到防爆膜的破坏值。也就是说，在大气室，故障电流很大也未足以达到防爆膜在大气室，故障电流很大也未足以达到防爆膜的破坏值。可见大气室对防爆膜已不起作用。的破坏值。可见大气室对防爆膜已不起作用。只靠快速接地隔离开关。只靠快速接地隔离开关。六、六、 GIS的外壳接地的外壳接地(1)lGIS设备的母线和外壳是一对同轴的两个电极，设备的母线和外壳是一对同轴的两个电极，构成稍不均匀电场。构成稍不均匀电场。l当电流通过母线时
15、，在外壳感应电压，使外壳产当电流通过母线时，在外壳感应电压，使外壳产生涡流而发热，使生涡流而发热，使GIS设备容量减少。设备容量减少。l当运行人员接触时会触电危及人身安全。当运行人员接触时会触电危及人身安全。lGIS设备的支架、管道，电缆外皮与外壳连接之设备的支架、管道，电缆外皮与外壳连接之后，也有感应电压，也有环流产生。由于外壳与后，也有感应电压，也有环流产生。由于外壳与上述零件接触不良的地方，还会产生火花，使管上述零件接触不良的地方，还会产生火花，使管道、电缆外皮产生电腐蚀。道、电缆外皮产生电腐蚀。六、六、 GIS的外壳接地的外壳接地(2)l目的： 为了使GIS设备不降低输送容量，又不危及
16、人身安全，因此要使GIS设备外壳的感应电压在安全规定的范围之内，外壳也不发热。六、六、 GIS的外壳接地的外壳接地(3)l目前用两种方法解决目前用两种方法解决l第一种方法：在第一种方法：在GIS设备外壳用全链多点接地的方法，设备外壳用全链多点接地的方法，它的优点是它的优点是GIS外壳的感应电压为零，但会引起环流，外壳的感应电压为零，但会引起环流，金属外壳仍然发热，输送容量还要下降。金属外壳仍然发热，输送容量还要下降。l第二种方法：将第二种方法：将GIS外壳分段绝缘，每一段只有一个外壳分段绝缘，每一段只有一个接地点，这样外壳不产生环流，但有感应电压。接地点，这样外壳不产生环流，但有感应电压。l两
17、者比较我们不希望有环流，外壳的感应电压在安全两者比较我们不希望有环流，外壳的感应电压在安全范围之内。所以选用了第二种方法。范围之内。所以选用了第二种方法。六、六、 GIS的外壳接地的外壳接地(4) GIS外壳与管路、电缆外皮的接地l GIS设备的母线布置方式有两种。l一种是三相母线安装在一个母线管里面，这种母线布置方式叫三相共筒式的布置。l另一种则是一个母线管里安装一根母线，这种母线布置方式叫离相式母线。l它们在对外壳、管道、金属构支架、扶梯、电缆外皮接地的情况不一样。 三相共筒式母线的三相共筒式母线的GIS外壳接地外壳接地l 三相母线共同安装在一个母线管里，正常运三相母线共同安装在一个母线管
18、里，正常运行情况下，三相电流在外壳的感应电压为零，行情况下，三相电流在外壳的感应电压为零，外壳也没有涡流，所以不会危及运行人员的安外壳也没有涡流，所以不会危及运行人员的安全，外壳也不会发热。全，外壳也不会发热。l但在故障时，三相电压失去平衡，在外壳将感但在故障时，三相电压失去平衡，在外壳将感应电压，产生环流，虽然时间不长，但也会危应电压，产生环流，虽然时间不长，但也会危及运行人员的安全。所以及运行人员的安全。所以GIS外壳及其金属结外壳及其金属结构都要多点接地。构都要多点接地。 离相式母线的离相式母线的GIS外壳接地外壳接地l 由于离相式母线的GIS设备，三相母线分别装于不同的母线管里，在正常
19、运行时，外壳有感应电流，其值为主回路电流的7090之间，根据外壳的材料而定。铝合金外壳的感应电流是钢外壳的3.4倍。这么大的感应电流会引起外壳及其金属结构发热，并使GIS设备的额定容量减少，使二次回路受到干扰。为此用下面的措施进行解决。离相式母线的离相式母线的GIS外壳接地外壳接地l (1)安装接地线，其截面按GIS设备的热稳定要求进行计算。接地线必须直接接到主地网，不允许元件的接地线串联之后接地。当GIS的间隔较多时，可设置两条接地母线，接地母线与主电网连接点不少于两处。l(2)由于离相母线管的三相感应电流相位相差120电 度，因此在接地前，用一块短金属板，将三相母线管的接地线连在一起然后接
20、地。此时，通过接地线的接地电流只是三相不平衡电流，其值较小。 离相式母线的离相式母线的GIS外壳接地外壳接地l (3)为了防止为了防止GIS设备外壳的感应电流通过设设备外壳的感应电流通过设备支架、运行平台、楼梯、扶手和金属管道，备支架、运行平台、楼梯、扶手和金属管道，其外壳均应多点接地。在外壳与金属结构之间其外壳均应多点接地。在外壳与金属结构之间应绝缘，以防产生环流。应绝缘，以防产生环流。l (4)为了防止感应电流通过控制电缆和电力电为了防止感应电流通过控制电缆和电力电缆的外皮，只允许电缆外皮一点接地，以不致缆的外皮，只允许电缆外皮一点接地，以不致使电缆外皮产生环流，而影响电缆的传输容量。使电缆外皮产生环流，而影响电缆的传输容量。GIS室内的所有金属管道也只允许室内的所有金属管道也只允许点接地。点接地。 离相式母线的离相式母线的GIS外壳接地外壳接地l (5)GIS设备与主变压器连接时，设备与主变压器连接时，GIS设备的外设备的外 壳与壳与SF6/油套管之间应绝缘。油套管之间应绝缘。 l(6)三相联动的隔离开关、接地隔离开关的连三相联动的隔离开关、接地隔离开关的连杆之间应绝缘。杆之间应绝缘。
