1、1GIS装置及其绝缘技术董 明2前言n高电压发展简要历程n1910年100kVn1952年400kVn上世纪60年代 500kV、750kVn超高压输电系统的迅速发展是以高压电气设备的不断发展和更新为基础的，而高压电气设备的发展则以新型绝缘介质和灭弧介质的发现及应用力前提。在众多的高压电介质中。空气、绝缘油和SF6气体可以说是应用最为广泛的三大电介质。3三种电介质性能比较空气绝缘油SF6r1.00052.21.0021绝缘强度3kV/mm30kV/mm7.5kV/mm其他优点流动性好，易于输送和使用较高的比热容，较好的灭弧性能很好的灭弧性能缺点结构复杂可燃性污染问题4严重的突发性绝缘故障可能导
2、致严重的突发性绝缘故障可能导致5爆炸、着火后的花费爆炸、着火后的花费n清理现场及移去损坏的设备n4 周工作量n替换用变压器的制造n6 个月工作量n运输 n4 to 8 周工作量n安装及调试n4 to 6 周工作量n工业监察部门的罚款n停电损失给用户的补偿n环境损失以上花费约：以上花费约：10,000,000 40,000,000 10,000,000 40,000,0006n六氟化硫是一种无毒、不燃的气体，具有优异的绝缘性能和灭弧性能，将其应用于断路器、变压器和电缆等电气设备，显示出矿物油无可比拟的优越性。由于这种绝缘介质的应用，推动了电网技术的进步，加快了电力建设的速度7六氟化硫和六氟化硫电
3、气设备的应用现状1）国际上 在19世纪末，六氟化硫（SF6）对于大多数人还是陌生的，人们在自然界中未发现它的存在。1900年法国人首次用元素硫和氟气直接反应合成出六氟化硫气体，并对其物理化学性质进行了初步研究，发现六氟化硫是一种与氮气和其他惰性气体相比拟的化学性质极稳定的物质。随着科学技术的发展，六氟化硫气体日益引起人们的兴趣和关注。由于六氟化硫气体具有不燃烧的特性，并具有优异的绝缘性能和灭弧性能，逐步被人们作为新型介质应用于高压电器。1937年，法国首次将六氟化硫用于高压绝缘电气设备，1955年，美国西屋电气公司制造了世界上第一台六氟化硫断路器。进入60年代，六氟化硫绝缘电气设备的优越性已为
4、世人所公认，各发达国家竟相研制开发该类设备。开始应用于大容量电气设备，继而出现了全封闭组合电器，在许多发达国家SF6 电气设备已基本取代传统的充油及空气电气设备，并不断应用于高电压、大容量、高参数设备，近年已应用于SF6变压器、互感器等，同时以PASS为代表的多功能组合电器亦应运而生。82）国内 我国从60年代开始研制六氟化硫绝缘电气设备，到80年代，大量的SF6电气设备引进和研制成功，不断的促进了SF6电气设备在我国的迅速发展。至目前，高压断路器，几乎全部使用SF6替代绝缘油和空气介质。GIS在许多省网已经投运。SF6变压器也在一些城网改造中得以引进，其它如互感器、套管等也得到大量更换与应用
5、。目前，新建或改造的220kV及以上电压等级变电站基本全部采用SF6开关设备。据不完全统计，到2019年底，全国电力系统220kV及以上电压等级SF6 断路器和GIS已装运4880台，占全部运行断路器10143台的48%。其中500kV共575台，GIS127间隔，全部为SF6开关设备；330kV共280台，GIS25间隔，SF6开关设备占96.89%；220kV 断路器4025台，GIS260间隔，SF6开关设备占43.38%。截止到2000年前，全国电力系统220kV及以上电压等级断路器共12162台。其中，100%的500kV开关设备729台和接近100%的330kV开关设备359台为S
6、F6断路器和GIS；而在220kV电压等级，SF6断路器和GIS已占装运开关设备的约50%60%。如果按220kVSF6断路器和GIS占同电压等级装运开关设备的50%估计，则SF6开关设备在220kV及以上开关设备中所占的比例在2年中增长了大约6.5%。因此可说，SF6的应用是绝缘介质的一场革命。9SF6气体绝缘设备nSF6气体绝缘断路器（GCB）n按总体布置：支持瓷套式及落地罐式n按电流开断原理：双压式和压气式nSF6气体绝缘变电站（GIS）nSF6气体绝缘电缆（GIC）nSF6气体绝缘变压器（GIT）1011SF6气体绝缘设备nSF6气体绝缘断路器（GCB）n按总体布置：支持瓷套式及落地罐
7、式n按电流开断原理：双压式和压气式nSF6气体绝缘变电站（GIS）nSF6气体绝缘电缆（GIC）nSF6气体绝缘变压器（GIT）1213SF6气体绝缘设备nSF6气体绝缘断路器（GCB）n按总体布置：支持瓷套式及落地罐式n按电流开断原理：双压式和压气式nSF6气体绝缘变电站（GIS）nSF6气体绝缘电缆（GIC）nSF6气体绝缘变压器（GIT）1415SF6气体绝缘设备nSF6气体绝缘断路器（GCB）n按总体布置：支持瓷套式及落地罐式n按电流开断原理：双压式和压气式nSF6气体绝缘变电站（GIS）nSF6气体绝缘电缆（GIC）nSF6气体绝缘变压器（GIT）1617内容提要：nSF6的基本特性
8、nSF6气体中的放电nSF6气体绝缘电气设备nSF6气体电气设备的监督管理nSF6气体中支撑绝缘子的沿面放电特性n现场耐压试验和绝缘故障诊断n混合气体绝缘和绝缘故障诊断18一.SF6基本特性n1.六氟化硫气体的基本性质n2.六氟化硫气体的状态参数n3.六氟化硫气体在电弧作用下的分解及主要分解产物的性质1920六氟化硫气体的基本性质21n六氟化硫气体因相对密度大（约为空气的5倍），容易在下部空间积聚，由于通风不良，可引起缺氧窒息。22二、物理化学性质n1.热传导性23n2.临界常数2425n3.负电性26六氟化硫气体的基本性质与其他气体的比较27三、六氟化硫气体的电气性能n1.六氟化硫气体具有优
9、异的电气性能n在均匀电场下六氟化硫气体的电气强度为同一气压下空气的2.53倍。n在0.3MPa气压下六氟化硫气体的电气强度与绝缘油相同。n2.六氟化硫气体是一种优良的灭弧介质n空气的电弧时间常数为1（微秒）n六氟化硫气体的电弧时间常数为10-22829六氟化硫气体的电弧时间常数n定义：电弧电流突然消失后，电弧电阻增大到e倍所需时间。n即：流过电弧的电流在自然过零时弧柱电导变化的时间常数，其数值越小越好。n电弧时间常数是介质灭弧性能的重要标志量。n六氟化硫的电弧时间常数仅为空气的电弧时间常数的1/100。30六氟化硫气体绝缘的特点n电场的均匀程度对六氟化硫击穿电压的影响要比对空气的击穿电压的影响
10、大n在六氟化硫气体中导电粒子的存在会显著的降低气体的击穿电压，成为充六氟化硫气体绝缘设备的一个故障因素31六氟化硫气体的状态参数3233343536六氟化硫气体在电弧作用下的分解及主要分解产物的性质37SF6在局部放电作用下的离解物试验参数：尖-板 PSD0.120.13MPa V700cm3U60kV fb118h 辉光放电 I12.5ASF6放电时有离解38SF6在电弧中离解及与氧反应 SF6+O2SOF2+4F SF6+O2SOF4+2F SF6SF4+2F SF6S+6F SOF4+O2SO2F2+2F12121239反应物与水继发反应SF6+H2OSOF4+2HFSOF4+H2OSO2F2+2HFSOF2+H2OSO2+2HFSO2F2+2H2OH2SO4+2HF404142434445反应物的影响反应物O2H2O电极绝缘材料备注SOF2气态;0.05致死SOF4气态;有毒SO2F2气态;0.4致死HF气态;有毒;有腐蚀性WF6气态;有毒CO2气态SO2有毒影响：极强烈,强烈,很大,很小,无影响
