110kVGIS組合開關(guān)培訓(xùn)課件第一章GIS組合開關(guān)概述GIS定義與發(fā)展歷程什么是GIS?GIS是GasInsulatedSwitchgear的縮寫,即氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。它采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì),將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、母線等電氣元件封閉在接地的金屬外殼內(nèi)。國內(nèi)發(fā)展歷程1968年-國內(nèi)開始研制110kVGIS設(shè)備1976年-首次投運成功,標(biāo)志技術(shù)突破現(xiàn)今-110kV至750kVGIS實現(xiàn)國產(chǎn)化,廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)GIS的主要優(yōu)點占地面積小體積僅為傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備的5%-10%,極大節(jié)省變電站用地,特別適合城市中心區(qū)域及土地資源緊張的場所。安裝維護便捷結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化設(shè)計,安裝周期短,維護工作量少,運行費用低,可靠性高,使用壽命長達30年以上。環(huán)境適應(yīng)性強GIS的組成元件110kVGIS設(shè)備由多個功能模塊組成,每個元件承擔(dān)特定的電氣功能,協(xié)同工作確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。1開關(guān)類元件斷路器(CB)-負責(zé)正常和故障狀態(tài)下的電路通斷隔離開關(guān)(DS)-實現(xiàn)電路隔離,保證檢修安全接地開關(guān)(ES/FES)-快速接地保護裝置2測量與保護元件電流互感器(CT)-測量電流并提供保護信號電壓互感器(PT)-測量電壓并提供保護信號避雷器(LA)-限制過電壓保護設(shè)備3連接與控制元件母線-連接各電氣元件的導(dǎo)體系統(tǒng)套管-實現(xiàn)GIS與外部設(shè)備的連接匯控柜-集中控制和監(jiān)測系統(tǒng)110kVGIS設(shè)備全景圖山東泰開型號設(shè)備示意設(shè)備主要特征三相共箱式結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化組裝方式SF6氣體全封閉絕緣液壓或彈簧操作機構(gòu)技術(shù)參數(shù)額定電壓:110kV額定電流:1250A-4000A額定短路開斷電流:31.5kA-50kA防護等級:IP65及以上第二章110kVGIS主要元件詳解深入了解每個核心元件的結(jié)構(gòu)原理、工作機制和技術(shù)要求,掌握設(shè)備的運行特性。斷路器(CB)結(jié)構(gòu)與功能壓氣式雙動滅弧室設(shè)計斷路器是GIS的核心元件,采用壓氣式雙動滅弧室技術(shù),具有強大的短路開斷能力。當(dāng)故障電流通過時,動靜觸頭分離產(chǎn)生電弧,利用高壓SF6氣流吹弧,迅速熄滅電弧,切斷故障電流。技術(shù)性能指標(biāo)機械壽命:達10000次操作電氣壽命:滿載分合30次操作機構(gòu):液壓或彈簧儲能式開斷時間:≤40ms氣室壓力要求斷路器氣室需要較高的SF6氣體壓力以保證滅弧性能:額定壓力:0.65MPa(20℃)報警壓力:0.62MPa閉鎖壓力:0.60MPa隔離開關(guān)(DS)與接地開關(guān)(ES)隔離開關(guān)功能隔離開關(guān)主要用于保證電路斷開后的明顯斷開點,形成絕緣隔離,確保檢修人員安全。隔離開關(guān)不具備開斷負荷電流的能力,必須在斷路器分閘后才能操作。接地開關(guān)功能接地開關(guān)具備快速接地能力,在檢修前將設(shè)備可靠接地,釋放殘余電荷,保障檢修安全?？焖俳拥亻_關(guān)(FES)還能接通和開斷感應(yīng)電流。操作機構(gòu)與控制隔離開關(guān)和接地開關(guān)通常采用彈簧儲能與電動操作機構(gòu)配合。部分隔離開關(guān)帶有分閘電阻,用于抑制操作過程中產(chǎn)生的特快速暫態(tài)過電壓(VFTO),保護設(shè)備絕緣。母線與套管三相共箱式母線結(jié)構(gòu)110kVGIS通常采用三相共箱式母線結(jié)構(gòu),三相導(dǎo)體封裝在同一金屬外殼內(nèi),通過梅花形觸頭連接各元件。這種設(shè)計大大降低了設(shè)備高度和占地面積。母線技術(shù)特點鋁合金或銅質(zhì)導(dǎo)體材料梅花觸頭連接,接觸面積大伸縮節(jié)設(shè)計補償熱脹冷縮外殼接地,屏蔽電磁干擾套管類型與應(yīng)用套管是GIS與外部設(shè)備連接的關(guān)鍵部件:SF6充氣套管-用于GIS之間的連接電纜終端套管-連接電纜線路油氣套管-連接變壓器等充油設(shè)備電流互感器(CT)與電壓互感器(PT)電流互感器(CT)電流互感器用于測量主回路電流并為保護裝置提供電流信號。110kVGIS中的CT采用環(huán)氧樹脂澆注結(jié)構(gòu),將一次繞組和鐵芯澆注在環(huán)氧樹脂中,具有良好的絕緣性能和機械強度。CT技術(shù)參數(shù)變比:600/5A、1200/5A等多種規(guī)格準(zhǔn)確級:0.2S級(計量)、5P20或10P20(保護)額定負荷:15VA-30VA電壓互感器(PT)電壓互感器用于測量母線電壓并為保護和計量裝置提供電壓信號。采用全絕緣同軸圓柱結(jié)構(gòu),一次繞組和鐵芯澆注在環(huán)氧樹脂絕緣體內(nèi),外套金屬屏蔽層。PT技術(shù)參數(shù)變比:110kV/√3/100V/√3或110kV/√3/100V/3準(zhǔn)確級:0.2級(計量)、3P級(保護)額定容量:50VA-200VA保護回路與計量回路采用獨立二次繞組設(shè)計,確保保護動作時不影響計量精度,提高系統(tǒng)安全可靠性。避雷器(LA)功能與結(jié)構(gòu)氧化鋅罐式避雷器避雷器是限制系統(tǒng)過電壓、保護設(shè)備絕緣的關(guān)鍵元件。110kVGIS采用氧化鎖(ZnO)罐式避雷器,利用氧化鋅電阻片的非線性伏安特性,在正常工作電壓下呈高阻狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)過電壓時迅速導(dǎo)通,將過電壓限制在安全范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)與安裝特點采用SF6氣體絕緣,全密封結(jié)構(gòu)垂直安裝設(shè)計,節(jié)省空間優(yōu)良的伏安特性曲線通流容量大,能量吸收能力強技術(shù)性能額定電壓:84kV-96kV持續(xù)運行電壓:≤80kV標(biāo)稱放電電流:10kA或20kA殘壓比:≤2.0第三章SF6氣體系統(tǒng)與密封技術(shù)SF6氣體是GIS的核心絕緣介質(zhì),掌握其特性、壓力控制、密封技術(shù)和水分管理是確保設(shè)備安全運行的關(guān)鍵。SF6氣體特性及作用氣體基本特性SF6(六氟化硫)是一種無色、無味、無毒的惰性氣體,化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定。在常溫常壓下為氣態(tài),密度約為空氣的5倍。優(yōu)異的絕緣性能SF6氣體的絕緣強度是空氣的2-3倍,在0.3MPa壓力下其絕緣強度相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的絕緣強度,可大幅減小設(shè)備體積。強滅弧能力SF6氣體具有極強的電負性,在電弧高溫作用下分解,吸收電子迅速復(fù)合,滅弧能力是空氣的100倍以上,適合用作滅弧介質(zhì)。氣體壓力與溫度關(guān)系SF6氣體的壓力隨溫度變化而改變,溫度每升高1℃,壓力約升高0.003MPa。設(shè)備額定壓力通常以20℃為基準(zhǔn)。安全提示:SF6氣體在電弧作用下會產(chǎn)生有毒分解產(chǎn)物,如SO2、SOF2等,需要配備氣體檢測儀和防護用品。進入GIS設(shè)備內(nèi)部檢修前必須充分通風(fēng)換氣。氣室壓力與密度繼電器設(shè)定GIS設(shè)備各氣室根據(jù)功能不同,設(shè)定不同的氣體壓力等級,通過密度繼電器實時監(jiān)測氣體密度變化。額定壓力(MPa)報警壓力(MPa)閉鎖壓力(MPa)密度繼電器功能正常運行:綠色指示燈亮補氣報警:黃色指示燈亮,提示需補氣閉鎖報警:紅色指示燈亮,設(shè)備禁止操作密封性能要求GIS設(shè)備氣體年漏率要求≤0.5%,這是設(shè)備密封質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。定期進行氣體壓力檢查和漏氣檢測是保證設(shè)備可靠運行的重要措施。氣體密封面裝配與安裝要點GIS設(shè)備的密封質(zhì)量直接影響設(shè)備的可靠性和使用壽命,安裝過程必須嚴格遵循三大要素。01清潔度控制密封面必須保持絕對清潔,任何微小的雜質(zhì)、灰塵、油污都可能導(dǎo)致密封失效。安裝前用無塵布和酒精徹底清潔密封面,佩戴干凈手套操作。02密封圈檢查O型密封圈不得有劃痕、裂紋、變形等缺陷。安裝時在密封圈表面涂抹專用密封脂,確保密封圈正確安裝在密封槽內(nèi),不得扭曲。03真空度要求充氣前必須對氣室進行抽真空處理,真空度應(yīng)達到≤133Pa(1mmHg)。保持真空狀態(tài)至少2小時,確保氣室內(nèi)水分和空氣充分排出。吸附劑處理GIS設(shè)備內(nèi)部裝有分子篩吸附劑,用于吸附SF6氣體中的水分。吸附劑在安裝前需在120-150℃溫度下活化干燥4-8小時,活化后立即裝入設(shè)備并密封。SF6氣體水分控制與處理水分危害SF6氣體中的水分含量過高會嚴重影響設(shè)備絕緣性能:降低氣體絕緣強度,易發(fā)生閃絡(luò)放電與分解產(chǎn)物反應(yīng)生成強腐蝕性物質(zhì)腐蝕金屬部件,縮短設(shè)備壽命在低溫下凝結(jié)成水珠或結(jié)冰露點要求GIS設(shè)備內(nèi)SF6氣體露點溫度應(yīng)≤-40℃(0.5MPa下),對應(yīng)體積含水量約50ppm。水分處理方法抽真空抽至133Pa以下,保持2小時以上充高純氮氣充至0.05MPa,靜置12小時吸附水分再次抽真空重復(fù)抽真空過程,排出潮濕氮氣充SF6氣體充入合格的SF6氣體至額定壓力現(xiàn)場拆裝氣室時,如果環(huán)境濕度較大,應(yīng)重復(fù)"抽真空-充氮氣"循環(huán)2-3次,確保氣室內(nèi)水分充分去除。第四章110kVGIS安裝與調(diào)試流程規(guī)范的安裝調(diào)試流程是確保GIS設(shè)備安全可靠運行的基礎(chǔ),本章詳細介紹從準(zhǔn)備到投運的全過程?，F(xiàn)場安裝準(zhǔn)備與環(huán)境要求1環(huán)境條件溫度:5℃-40℃相對濕度:≤90%海拔高度:≤1000m防護等級:IP54及以上2運輸存放采用專用運輸工具和防震措施保持包裝完整,防止雨水滲入存放于干燥通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境禁止倒置或劇烈碰撞3人員資質(zhì)持有電氣安裝操作證接受過GIS專業(yè)培訓(xùn)熟悉設(shè)備圖紙和工藝掌握SF6氣體安全知識安全防護措施安全要求:安裝現(xiàn)場應(yīng)配備氣體檢測儀、防護面具、絕緣工具、接地裝置等安全設(shè)備。所有人員必須穿戴勞保用品,嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程,建立安全監(jiān)護制度。GIS設(shè)備總裝與單元對接GIS設(shè)備采用模塊化設(shè)計,現(xiàn)場安裝主要是各單元模塊的對接組裝工作?；A(chǔ)驗收檢查安裝基礎(chǔ)的尺寸、平整度、預(yù)埋件位置,確保符合設(shè)計要求?；A(chǔ)表面應(yīng)清潔、干燥、無雜物。設(shè)備就位使用吊裝設(shè)備將各單元模塊吊裝到位,臨時固定。核對設(shè)備編號和安裝位置,確保安裝順序正確。密封面處理拆除運輸封板,徹底清潔密封面。檢查O型密封圈完好性,在密封圈上均勻涂抹密封脂。單元對接調(diào)整單元位置,使法蘭面對齊,插入連接螺栓。采用對角線方式分多次均勻擰緊螺栓,達到規(guī)定力矩值。導(dǎo)電連接插入導(dǎo)電桿,確保梅花觸頭接觸良好。安裝伸縮節(jié),調(diào)整合適的預(yù)壓縮量以補償熱脹冷縮。關(guān)鍵注意事項導(dǎo)電桿插入:插入前檢查觸頭清潔度,涂抹導(dǎo)電膏。插入時保持軸線對準(zhǔn),避免劃傷觸頭表面。插入到位后用定位銷固定。伸縮節(jié)調(diào)整:根據(jù)安裝溫度計算伸縮節(jié)預(yù)壓縮量。安裝后用百分表檢測,確保在允許范圍內(nèi),保證設(shè)備能自由伸縮。氣體充裝與回收操作充氣操作流程氣室抽真空至≤133Pa,保持真空2小時連接SF6氣體充裝設(shè)備和氣瓶緩慢充氣,控制充氣速度≤0.1MPa/min監(jiān)測氣體壓力和溫度,防止管路結(jié)霜充氣至額定壓力后,靜置24小時穩(wěn)定檢查氣體露點,≤-40℃為合格記錄充氣量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)充氣速度控制充氣過程中氣體膨脹會吸收大量熱量,導(dǎo)致管路溫度急劇下降。充氣速度過快會使管路外壁結(jié)霜,空氣中的水分凝結(jié)后被充入設(shè)備,影響氣體質(zhì)量。氣體回收方法設(shè)備檢修或報廢時需回收SF6氣體:使用專用氣體回收裝置,配備壓縮機和儲氣罐回收前測量氣體壓力和含水量分解物含量高的氣體單獨回收,不得混合回收的氣體需凈化處理后才能再次使用做好氣體回收臺賬,記錄回收量和去向環(huán)保要求:SF6是一種溫室氣體,全球變暖潛能值(GWP)很高,嚴禁向大氣排放。必須使用氣體回收裝置回收,妥善處理分解產(chǎn)物。電氣回路檢查與試驗GIS設(shè)備安裝完成后,必須進行全面的電氣性能測試,確保設(shè)備符合技術(shù)規(guī)范要求。主回路電阻測量使用直流電阻測試儀測量每相主回路電阻,檢查導(dǎo)電連接是否良好。測量電流≥100A,三相電阻值應(yīng)平衡,相互偏差≤5%。電阻異常表明存在接觸不良?？刂苹芈窚y試檢查控制電源電壓、極性。逐項測試斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)的分合閘功能,驗證聯(lián)鎖關(guān)系。測試密度繼電器報警和閉鎖功能,確保保護動作正確。絕緣耐壓試驗進行工頻耐壓試驗,試驗電壓為額定電壓的80%(176kV),持續(xù)1分鐘。檢查是否有閃絡(luò)、放電現(xiàn)象。試驗合格后方可進行下一步。局部放電檢測在1.1倍額定電壓(127.6kV)下進行局部放電測量,放電量應(yīng)≤5pC。局放超標(biāo)說明設(shè)備內(nèi)部存在缺陷,需查找原因并處理。第五章運行維護與故障處理科學(xué)的運行維護策略和快速準(zhǔn)確的故障診斷處理能力,是保障GIS設(shè)備長期安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。GIS常見故障類型氣體泄漏問題現(xiàn)象:密度繼電器頻繁報警,需多次補氣,氣體壓力持續(xù)下降。原因:密封圈老化、損壞或安裝不當(dāng)法蘭連接螺栓松動焊縫或鑄造件存在砂眼裂紋閥門密封面磨損處理:使用SF6氣體檢漏儀定位泄漏點,更換密封件或重新緊固螺栓。嚴重泄漏需停電檢修。水分含量過高現(xiàn)象:氣體露點超標(biāo),絕緣性能下降,易發(fā)生閃絡(luò)放電事故。原因:安裝時抽真空不徹底密封不良導(dǎo)致潮氣侵入吸附劑失效未及時更換在高濕度環(huán)境下開蓋檢修處理:回收氣體,更換吸附劑,重新抽真空干燥處理后充氣。嚴格控制安裝環(huán)境濕度。導(dǎo)電雜質(zhì)放電現(xiàn)象:設(shè)備運行時出現(xiàn)放電聲響,局部放電量超標(biāo),嚴重時導(dǎo)致絕緣擊穿。原因:安裝時金屬屑、焊渣等雜質(zhì)殘留密封面處理不凈,膠墊碎屑脫落內(nèi)部金屬部件松動脫落觸頭磨損產(chǎn)生的金屬顆粒處理:停電檢修,開蓋清理雜質(zhì),必要時更換受損部件。加強安裝質(zhì)量控制,嚴格執(zhí)行清潔工藝。電接觸不良與絕緣子擊穿鋁質(zhì)觸頭松動問題鋁合金彈性觸頭在長期運行中會因以下原因松動:熱脹冷縮:溫度變化導(dǎo)致觸頭接觸壓力減小材料蠕變:鋁材在壓力作用下發(fā)生塑性變形氧化膜形成:接觸面形成高阻氧化層故障表現(xiàn)接觸不良會導(dǎo)致接觸電阻增大,產(chǎn)生局部過熱,出現(xiàn)放電噪聲,甚至燒毀觸頭。紅外測溫可發(fā)現(xiàn)溫升異常點。預(yù)防措施定期檢測主回路電阻值紅外測溫監(jiān)測溫升異常檢修時涂抹導(dǎo)電膏改善接觸對松動觸頭進行調(diào)整或更換絕緣子擊穿故障GIS使用的環(huán)氧樹脂絕緣子長期承受電場應(yīng)力,可能發(fā)生擊穿:擊穿原因制造缺陷(氣泡、裂紋)表面污染積聚長期過電壓老化使用場強過高案例警示某110kV變電站因絕緣子擊穿導(dǎo)致停電事故。調(diào)查發(fā)現(xiàn)絕緣子表面存在金屬顆粒污染,在潮濕環(huán)境下引發(fā)沿面閃絡(luò),最終導(dǎo)致絕緣擊穿。誤操作事故違反操作規(guī)程的誤操作可能造成嚴重后果,如帶負荷拉隔離開關(guān)、接地開關(guān)未斷開情況下合斷路器等。必須嚴格執(zhí)行"五防"聯(lián)鎖,確保操作安全。故障診斷與處理案例分享1案例一:主變端子燒毀分析故障現(xiàn)象:某風(fēng)電場110kVGIS出線端子箱內(nèi)主變側(cè)端子燒毀,導(dǎo)致相間短路跳閘。原因分析:端子接觸不良,長期運行中接觸電阻逐漸增大,產(chǎn)生局部高溫,最終導(dǎo)致端子燒毀。處理措施:更換損壞端子,清理碳化物,重新壓接端子并涂抹導(dǎo)電膏。加強紅外測溫巡檢,及時發(fā)現(xiàn)溫升異常。2案例二:母線異常電壓升高故障現(xiàn)象:母線電壓互感器測量電壓異常升高,達到120kV以上,保護裝置報警。原因分析:PT二次繞組開路,導(dǎo)致PT鐵芯飽和,一次側(cè)呈現(xiàn)高阻抗,引起母線電壓升高。開路原因是二次端子接觸不良。處理措施:檢修PT二次回路,緊固松動端子,恢復(fù)二次回路完整性。建議增加二次回路斷線監(jiān)測裝置。3案例三:快速接地開關(guān)誤動故障現(xiàn)象:檢修結(jié)束送電時,快速接地開關(guān)未斷開,合上斷路器瞬間發(fā)生短路,斷路器跳閘。原因分析:接地開關(guān)位置指示器故障,顯示已斷開但實際未斷開。操作人員未進行現(xiàn)場核實。處理措施:更換位置指示器,完善操作票制度,要求操作前必須現(xiàn)場確認設(shè)備位置,加強人員培訓(xùn)。預(yù)防性維護與檢修周期科學(xué)制定維護計劃,定期開展預(yù)防性試驗,是避免故障、延長設(shè)備壽命的有效手段。日常巡檢月度檢查年度試驗日常巡檢(每日)檢查密度繼電器指示記錄氣體壓力溫度觀察設(shè)備有無異常聲響紅外測溫檢測溫升檢查操作機構(gòu)狀態(tài)月度檢查(每月)詳細氣體檢漏測量氣體含水量操作機構(gòu)動作試驗二次回路檢查清潔設(shè)備外殼年度試驗(每年)絕緣電阻測試主回路電阻測量CT/PT變比核對保護定值校驗機械特性試驗狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用采用在線監(jiān)測系統(tǒng)實時采集氣體壓力、溫度、局放、SF6分解物等參數(shù),利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)預(yù)測設(shè)備狀態(tài),實現(xiàn)從計劃檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變,提高檢修針對性,降低維護成本。第六章實訓(xùn)平臺與