全封闭组合电器的设计知识点

一、SF6全封闭组合电器

【引导问题】

◆什么是GIS？有何特点？

◆GIS如何划分间隔？

SF6组合电器，又称为气体绝缘全封闭组合电器（Gas-Insulator Switchgear，GIS）。它将断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中，集中组成一个整体外壳，充以（3.039～5.065）×105Pa（3～5大气压）的SF6气体作为绝缘介质。外壳可用钢板或铝板制成，形成封闭外壳，保护活动部件不受外界物质侵蚀。

SF6全封闭组合电器由各个独立的标准元件组成，各标准元件制成独立气室，再辅以一些过渡元件，便可适应不同形式主接线的要求，组成成套配电装置。主要用于110k V及以上，占地面积较小、高海拔、高烈度地震区及外界环境较恶劣的地区。

1.GIS的主要特点

（1）GIS的主要优点：可靠性高，不会受到外界环境的影响。安全性高，不会产生火灾，不存在触电的危险。占地面积小，各电气设备之间、设备对地之间的最小安全净距小。安装、维护方便，工期大大缩短。检修周期长，维护方便，维护工作量小。

（2）GIS的主要缺点：密封性能要求高，对加工的精度有严格的要求。金属耗费量大，价格较昂贵。故障后危害较大，检修时有毒气体（SF6气体与水发生化学反应后产生）会对检修人员造成伤害。

2.GIS的种类

根据充气外壳的结构形状，GIS可分为圆筒形和柜形两大类。圆筒形依据主回路配置方式还可分为单相一壳型（即分相型）、部分三相一壳型（又称主母线三相共筒型）、全三相一壳型和复合三相一壳型四种；柜形又称C-GIS，俗称充气柜，依据柜体结构和元件间是否隔离可分为箱型和铠装型两种。

按绝缘介质可分为全SF6气体绝缘型（F-GIS）和部分气体绝缘型（H-GIS）两类。

3.GIS结构示例

断路器和母线筒的结构型式对布置影响最大。对于户内式全封闭组合电器，若选用水平布置的断路器，则将母线筒布置在下面，断路器布置最上面；若断路器选用垂直断口时，则断路器一般落地布置在侧面，如图6-16所示。对于户外SF6全封闭组合电器，断路器一般布置在下部，母线布置在上部，用支架托起。

GIS根据主接线分为若干个间隔。每个间隔可再划分为若干气室或气隔。气室划分应考虑以下因素：

（1）断路器的额定气压常高于其他元件，应将它和其他气室分开。

（2）要便于运行、维护和检修。当发生故障需要检修时，应尽可能将停电范围限制在一组母线和一回线的区域，须注意：主母线和备用母线气室应分开；主母线和主母线侧的隔离开关气室应分开；当间隔数较多时，应将主母线分为若干个气室；通常将电压互感器和避雷器单独设气室；电缆终端应单独设立气室，可通过阀门与其他元件相连。

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图6-16　SF6全封闭组合电器总体结构

1—操作装置；2—断路器；3—绝缘隔板；4—导体；5—插入实指形触头；6、12—隔离开关；7、11—接地开关；8—电缆接线端头；9—电缆；10—电流互感器；13—母线

（3）要合理确定气室的容积。一般气室容积的上限是由气体回收装置的容量决定的，下限则主要取决于内部电弧故障时的压力升高，不能造成外壳爆炸。

（4）有电弧分解物产生的元件与不产生电弧分解物的元件分开。

二、GIS示例图

【引导问题】

◆在本GIS示例图中1楼布置了哪些电气设备？

◆GIS设备布置在几楼？本期有几个间隔？分别是什么间隔？

某110k V半户内无人值班变电站，变电站110k V配电装置远期采用线路变压器组接线，出线3回；本期采用内桥接线，出线2回。110k V选用GIS封闭式组合电器。

变电站配电装置采用半户内布置，生产综合楼按二层布置，一层为10k V配电装置室、电容器室，10k V开关柜双列布置；二层为110k V GIS室、二次设备室和消弧线圈室。主变压器户外布置。站内设有环形运输通道。

主变压器间隔三个，每个间隔为9m×7m，与相邻间隔之间距离1.5m。GIS室按28.5m（长）×9.6m（宽）布置，设计架空进线断路器间隔3个单元，内桥断路器间隔1个单元，母线设备3个单元，架空主变压器进线间隔3个单元；每个消弧线圈室为6.1m×3.3m，按三个室设计；二次设备室按13m（长）×8.3m（宽）布置，共33个屏位，三列布置；10k V高压配电室为28.5m×9.6m，共设58个屏位，双列布置；每个电容器室为6.6m×4m，按6个室设计；另设工具间、资料室各一间。

变电站一楼电气总平面布置图、二楼电气总平面布置图及110k V配电装置断面图分别如图6- 17～图6- 19所示。

图6-17　某GIS变电站一楼电气总平面布置图

图6-18　某GIS变电站二楼电气总平面布置图

图6-19　某GIS变电站110kV配电装置断面图