GIS开关装置简介
方家山GIS开关站接地开关的应用分析
方家山GIS开关站接地开关的应用分析随着电力行业的不断发展，GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）技术在开关站中的应用也日益广泛。
接地开关作为GIS开关站的重要组成部分，其应用对于保障电网运行安全和可靠具有重要意义。
本文将从方家山GIS开关站接地开关的应用进行分析，探讨其在电力系统中的重要作用和发展趋势。
一、方家山GIS开关站接地开关的基本结构及工作原理方家山GIS开关站接地开关是一种用于将高压设备与地电位连接的开关装置，通常用于实现设备的安全接地和带电维修。
其基本结构包括本体、绝缘套管、触头、操作机构等部分，工作原理为通过手动或电动操作机构控制接地开关的开合，实现设备的接地或脱离接地状态。
1. 提高设备运行安全性方家山GIS开关站接地开关能够快速、可靠地对设备进行接地或脱离接地操作，有效提高设备的运行安全性。
在设备发生故障或需要进行维护时，能够及时接地，避免因误操作导致的触电事故，保障运行人员的人身安全。
2. 优化电网运行管理通过对方家山GIS开关站接地开关的合理布置和配合，可以实现对设备的分段隔离和局部维护，进而提高电网运行的安全性和可靠性。
接地开关还能够辅助实现对设备的在线监测和智能化运行管理，为电网运行提供有效支援。
3. 减少电网停运时间方家山GIS开关站接地开关的快速操作和可靠性能够有效减少设备的停运时间，提高电网的供电可靠性。
在设备故障发生时，通过接地开关的合理应用，能够快速隔离故障部位，缩短故障处理时间，降低故障对用户的影响。
未来，随着电力系统的不断发展和智能化技术的逐步应用，方家山GIS开关站接地开关将面临更多的发展机遇和挑战。
1. 智能化运行管理随着大数据、人工智能等技术的逐步应用，方家山GIS开关站接地开关将逐步智能化。
通过与智能终端设备的连接，能够实现对接地开关的远程监测和控制，为设备的运行管理带来更多的便利和可靠保障。
2. 高压直流输电随着高压直流输电技术的不断成熟和应用，方家山GIS开关站接地开关也将面临更高的要求。
GIS组合电器简介
GIS组合电器简介GIS（gas insulated substation）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。
GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。
GIS设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。
GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。
与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
目前，GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通等，国内生产厂家有西开、沈高、平高等。
我国通过技术引进，消化吸收，目前已掌握500千伏GIS的设计制造技术。
自主研发的1000千伏GIS（包括核心部件灭弧室和操动机构）将完全自主设计制造，预计2009年6月可提供产品。
GIS制造技术在不断进步和发展，40多年来，各GIS生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究、开发。
随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。
关于GIS安装、试验及设计的思考1 GIS概述 GIS的定义为：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。
它是由短路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gas insulated substation。
GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中，因此与传统敞开式配电装置相比，GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。
方家山GIS开关站接地开关的应用分析
方家山GIS开关站接地开关的应用分析一、引言随着电力行业的发展，以及数字化技术的应用，GIS开关站在电网建设中发挥着越来越重要的作用。
而接地开关作为GIS开关站的重要组成部分，更是在保障电网安全和稳定运行方面有着不可替代的作用。
本文将重点针对方家山GIS开关站中接地开关的应用进行分析，探讨其在电网运行中的重要性和作用。
二、方家山GIS开关站接地开关的基本概念1. GIS开关站GIS开关站即气体绝缘金属封闭式开关站，是一种采用气体绝缘技术的高压电力设备，主要由主变压器、高压开关设备、低压开关设备、控制保护设备等组成。
相比于传统的开关站，GIS开关站具有占地面积小、运行可靠、维护方便等优点，已经成为电力系统中不可或缺的设备。
2. 接地开关接地开关是为了在线路或设备发生故障时，将设备或线路接地以确保人身安全和设备保护的关键设备。
在GIS开关站中，接地开关主要用于将开关设备或线路接地，并且在设备维护和检修时发挥重要作用。
1. 在电网故障处理中的作用方家山GIS开关站中的接地开关在电网故障处理中发挥着至关重要的作用。
当电网出现故障时，为了确保人员安全和设备保护，需要及时将故障设备或线路接地，同时隔离故障部分，以便进行维修和恢复电网运行。
在这个过程中，接地开关起到了关键的作用，能够快速、可靠地将故障设备或线路接地，保障现场人员的安全，并且为后续的维修提供了必要条件。
2. 在设备维护中的作用3. 在设备运行中的安全保障1. 发展趋势随着电力行业的不断发展，对于GIS开关站中的接地开关的要求也在不断提高。
未来，接地开关将会更加智能化和自动化，通过与其他设备的联动和远程监控，实现对电网的更精准的控制和保障。
对接地开关的可靠性和稳定性的要求也将会不断提高，以确保其在电网运行中的重要作用。
2. 挑战。
GIS设备
GIS设备GIS设备特点GIS设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆终端等元件组合封闭在接地金属壳体内，充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质所组成的成套开关设备。
GIS设备的优缺点：1、占地面积及占用空间小2、安全可靠、受气候影响小3、电磁兼容性好4、设备维护周期长，寿命长5、制造较困难，价格高GIS结构组成1、CB—断路器2、DS—隔离开关3、ES/FES—检修/故障开关/接地开关4、BUS—母线5、CT—电流互感器6、VT—电压互感器7、LA—避雷器8、LCP —就地控制柜GIS分类1、全三相共箱型2、主母线三相共箱;其余分箱型3、全三相分箱型各单元部件组成1、断路器：GIS高压开关设备的核心组件是高压断路器（GCB），其主要由灭弧室、弹簧机构、罐体、底架支撑等组成为分箱/共箱式结构，三相共用一台弹簧操动机构，机械联动。
其主要作用是快速、安全、且选择性地切除系统中的短路故障，开断故障电流，从而达到保护电网系统中的其它元件的目的。
高压断路器开断短路电流的核心是如何能够快速而有效的熄灭开断时产生的电弧。
断路器操作使用注意事项:1）SF6高压断路器罐体内充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质，其压力（用户无特殊要求）常规设计额定压力0.6MPa,报警压力0.55MPa,闭锁压力0.5MPa。
微水含量要求控制在150ppm 以下（环温20摄氏度），运行时最低微水含量基本要求不大于300ppm，如遇现场其压力到达报警/闭锁值，请及时补气检漏，查找压力降低原因。
2）三相共用一台弹簧操动机构，分合闸时弹簧释放能量产生巨大冲击力，要防止传动部分动作时对人身造成伤害。
请务必确认断路器的储能状态。
2、隔离接地三工位开关简介隔离/接地开关分单相/三相封闭式，三相联动，共用一台操作机构。
按功能分为普通隔离/接地开关和快速隔离/接地开关，其中普通隔离开关是在无电流的情况下分合线路，起隔离断口的作用。
126kVGIS气体绝缘金属封闭开关设备讲义
126kVGIS气体绝缘金属封闭开关设备西安西开高压电气股份有限公司目录1 GIS介绍2 GIS元件构成3 GIS间隔组成4 GIS主接线形式、总体布置5 SF6气体系统第一章GIS简介1 名词解释SF6气体绝缘金属封闭开关设备又称封闭式组合电器，简写为GIS （Gas Isulated Switchger）。
它是三相带电导体封闭于一个充有一定压力SF6气体、且接地的金属外壳内。
2 GIS优点气体绝缘金属封闭开关设备，主要元件均装入密封的金属容器，内充以绝缘气体，故具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。
第二章GIS元件构成1 GIS元件介绍1.1 CB—断路器1.2 DS—隔离开关1.3 ES/FES—检修/故障关合接地开关1.4 BUS—母线1.5 CT—电流互感器1.6 VT—电压互感器1.7 LA—避雷器1.8 LCP —就地控制柜1.9 终端元件– SF6 \air Bsg 瓷套SF6 \oil Bsg 油气套管CSE 电缆终端 2 元件电气功能，电气符号及外形及结构原理 2.1 断路器电气功能：对电力系统和设备进行控制与保护，即可切合空载线路和设备，也可合分和承载正常的负荷电流；又能在规定的时间内承载、关合及开断规定短路电流或过载电流以使电网正常运行。
图1 断路器电气符号图2 断路器外形结构原理：灭弧室为单压式变开距双喷结构，它是由静触头和动触头，压气缸，活塞以及其它部件组成。
喷口、动弧触头、主动触头、气缸以及活塞杆组成灭弧室可动部装配。
在合闸时，绝缘拉杆带动灭弧室可动部向上垂直运动，使动弧触头、动主触头和静弧触头、静主触头完全接触，完成合闸操作，电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静触头、动触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧梅花触头。
在分闸时，绝缘拉杆带动灭弧室可动部向下垂直运动，使动弧触头、动主触头和静弧触头、静主触头完全断开，完成分闸操作。
gis断路器工作原理
GIS断路器工作原理一、引言GIS（Gas Insulated Switchgear）断路器是一种常用于电力系统中的高压开关设备，具有高可靠性和紧凑的设计。
本文将深入探讨GIS断路器的工作原理，包括其结构、工作过程和相关技术。
二、GIS断路器的结构GIS断路器主要由以下几个部分组成： 1. 外壳：GIS断路器外部由金属外壳包裹，具有良好的绝缘性能和机械强度。
2. 密封系统：GIS断路器内部采用密封系统，可防止气体泄漏，并提供良好的绝缘性能。
3. 断路器单元：GIS断路器包含多个断路器单元，每个单元都是一个完整的断路器，可独立工作。
4. 绝缘部分：GIS断路器的绝缘部分采用SF6气体，具有良好的绝缘性能和电弧灭弧能力。
三、GIS断路器的工作过程GIS断路器在正常工作状态下，处于闭合状态，允许电流通过。
当需要断开电路时，GIS断路器将进入断开状态，停止电流流动。
其工作过程如下： 1. 断开电路：当需要断开电路时，GIS断路器的控制系统将发出信号，使断路器单元进入断开状态。
同时，断路器内部的灭弧装置将启动，将电弧灭弧。
2. 灭弧过程：在灭弧过程中，GIS断路器内部的灭弧装置将通过将电流限制在合适的范围内，并利用气体的压力和流动来产生强大的磁力，将电弧吹灭。
3. 断开电流：经过灭弧过程后，GIS断路器将完全断开电路，停止电流流动。
四、GIS断路器的工作原理GIS断路器的工作原理主要包括以下几个方面： 1. 绝缘性能：GIS断路器的绝缘部分采用SF6气体，SF6气体具有良好的绝缘性能，可有效防止电弧的产生和蔓延。
2. 灭弧能力：GIS断路器内部的灭弧装置通过限制电流和利用气体的压力和流动产生强大的磁力，将电弧吹灭，确保电路的可靠断开。
3. 控制系统：GIS断路器的控制系统能够对断路器进行准确的控制，使其在需要断开电路时能够迅速响应，并在灭弧过程中提供合适的电流限制。
4. 密封系统：GIS断路器的密封系统能够有效防止气体泄漏，确保断路器的正常工作，并提供良好的绝缘性能。
GIS气体绝缘金属封闭开关设备_OK
第五节
安装GIS的注意事项
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安装GIS注意事项
• 安装现场要求
灰尘量（0.5μm大小）------1,000,000级以下
相对湿度
------80%以下
• 防尘连接方法
打开包装盖板后即用透明树脂或聚乙烯薄膜对对接接口进行包盖，对接 时应先将对接的两个接口用透明树脂连接在一起。
DS：隔离开关 ES：接地开关
ES
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DS
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• 电流互感器CT 电流互感器是变电站的测量和保护系统的信号来源之一。
主要作用：将高电流转换 为低电流（一般为1-5A） 对设备进行测量和保护。
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• 电压互感器PT 电压互感器是GIS的一种元件，主要用于电力系统的计量、电压的测量和 电压的保护。一般安装在母线上或进线部位。
检验技术全部从现代重工引进。该产品的主要特点：
1.共箱式结构，高度集成，占地面积小；
2.采用压气+自能式灭弧室，开断能力高，操作功小；
3.集成结构灵活，不仅能满足各种连接方式，而且能满足各种布置方式；
4.包装和运输以间隔为单元，安装调试周期短；
5.客体材料为钢或合金材料，选择的自由度大，使用于各种严酷环境。
⑦
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① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑧
⑨
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• 断路器灭弧原理(大电流灭弧）
A合闸位置 B分闸中弧触头未脱离喉部膨胀室加热膨胀 C分闸中弧触头脱离喉部灭弧 D分闸位置
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• 断路器灭弧原理（小电流灭弧）
A合闸位置 B分闸中弧触头未脱离喉部 C分闸中弧触头脱离喉部灭弧 D分闸位置
GIS装置的基本知识
离相式母线的GIS外壳接地
(5)GIS设备与主变压器连接时，GIS设备的外
壳与SF6/油套管之间应绝缘。
(6)三相联动的隔离开关、接地隔离开关的连
杆之间应绝缘。
三、气室的布置（2）
（2）因绝缘介质不同要分成若干个气室。 如GIS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绝缘介质不 同，例如电缆终端的电缆头要用电缆油， 与GIS母线连接的要用 SF6气体，故此要 把电缆油和 SF6气体分隔开来，所以要分 成多个气室。变压器套管也是如此。
主要内容
一、GIS的优越性 二、 GIS的主接线方案及布置方式 三、气室的布置原则 四、伸缩节的配置原则 五、GIS的外壳保护 六、 GIS的外壳接地
一、GIS的优越性
1、占地面积小 2、不受环境影响 3、运行安全可靠，少维护检修周期长 4、施工工期短 5、没有无线电干扰和噪声干扰
二.GIS的一次主接线及总体布置
三相共筒式母线的GIS外壳接地
三相母线共同安装在一个母线管里，正常运 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 全，外壳也不会发热。 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 及运行人员的安全。所以GIS外壳及其金属结 构都要多点接地。
表2－11可以分析得到几点结论。
（2）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。 例如电缆终端气室，电弧电压在600V以下的 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1000V时，还未达到防爆膜的 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， 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。 只靠快速接地隔离开关。
GIS组合电气
GIS组合电器
技术原理
GIS组合电器是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。
GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。
GIS 设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。
GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。
与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年
功能及应用领域
GIS与传统敞开式配电装置相比主要由于其具有以下几个方面的优点：（1）GIS具有占地面积小、体积小，重量轻、元件全部密封不受环境干扰。
（2）操作机构无油化，无气化，具有高度运行可靠性。
（3）GIS采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低；检修工作量小时间短。
共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。
（4）优越的开断性能——断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构）,充分利用了电弧自身的能量。
（5）损耗少、噪音低——GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。
弹簧机构的采用，使得操作噪音很低。
与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。
GIS组合电气简介
GIS组合电器简介GIS（gas insulated substation）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。
GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。
GIS设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛运行于世界各地。
GIS不仅在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。
与常规敞开式变电站相比，GIS的优点在于结构紧凑、占地面积小、可靠性高、配置灵活、安装方便、安全性强、环境适应能力强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
目前，GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通等，国内生产厂家有西开、沈高、平高等。
我国通过技术引进，消化吸收，目前已掌握500千伏GIS 的设计制造技术。
自主研发的1000千伏GIS（包括核心部件灭弧室和操动机构）将完全自主设计制造，预计2009年6月可提供产品。
GIS制造技术在不断进步和发展，40多年来，各GIS生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究、开发。
随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。
关于GIS安装、试验及设计的思考1 GIS概述GIS的定义为：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。
它是由短路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置，全称为gas insulated substation。
GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中，因此与传统敞开式配电装置相比，GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。
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GIS设备的优点
体积小 0.1 MPa下，SF6的绝缘强度是空气的大约3倍 高压导体全部封闭在金属外壳
(500 kV的GIS只有敞开式电器的1/50左右大小)
敞开式变电站(72 kV-1200 A, 215 MVA) 替代为金属封闭式组合电器之后
设置于公园地下的GIS和变压器
GIS设备的优点
可靠性高 • 平均无故障时间：400-1000年/间隔 • 寿命：35-50年
活性氧化铝和分子筛 吸附剂的放置量应不小于SF6气体 质量的10%
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
(3) SF6气体的热性能
热传导 SF6气体的导热系数：
k
1 3
vcv
气体的导热系数基本上与气体的压力无
关，但随着气体温度的升高而增大。SF6 气体的导热系数(0.014W/m·K, t=30 ºC)
主要的吸附过程：
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
(2) SF6气体的分解
毒性、腐蚀性、稳定性、导电性(绝缘和灭弧)、导热性(灭弧)
使SF6气体分解的原因：
•碰撞分解 •热分解 •光辐射分解
GIS中SF6气体分解的途径：
•电弧 电流一般在数千安培，持续时间数十至数百毫秒，能量约为105-107 J，电弧 的温度极高，可达到20000K，因此SF6发生热分解。高温下SF6及其气体分 解物还会与金属发生反应，形成金属氟化物，如CuF2, AlF3, FeF3, FeF2等。 其中WF6为气体，其它金属氟化物为粉末状固体(防止中毒事件的发生)。
非理想气体： p ZnkT Z: 压缩因子 当t=20 ºC, p≤1MPa时，SF6气体的压缩因子可5 p 0.018 p2
当气体压力增大时， SF6气体的压缩因子Z减小。这意味着气体密度增加时， 气压并不成比例的增加。
SF6气体的基本特性---一般性质
(3)国内SF6气体绝缘变压器的使用量总计已经达到数十台(分布于北京、上海、香 港、深圳、重庆等地)。
(4) GIL：南方电网天生桥水电站(500kV)、广东奥岭核电站(500kV)、华东电网的 瓶窑变(500kV母线分裂改造工程)以及青海省拉西瓦水电站(750kV出线)
SF6气体的理化特性
➢用于电力设备时绝缘气体应满足的要求 ➢SF6气体的基本特性---一般性质 ➢SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能 ➢SF6气体的基本特性---环境影响 ➢SF6气体含水量的控制 ➢注意事项
• 不受恶劣环境因素(如台风、盐碱、地震等)的影响 • 无火灾隐患 • 不污染环境、对居民友好
体积小、可靠性高
•适用于征地困难的地区 •维护工作量小 •寿命长，全寿命造价低
GIS设备的应用
GIS设备使用量的增加
GIS GIT 第一台69kV、2MVA
GIL 第一条700m GCB
全球超过20000间隔(2005年) 全球运行的GIT超过10000台，主要集中在 亚太地区(2003年) 全球约300km
GIS开关装置简介
GIS的意思是…
“GIS”
➢地理信息系统 (Geographic Information System) ➢气体绝缘金属封闭式组合电器 (Gas-insulated switchgear) ➢气体绝缘变电站 (Gas-insulated substation) ➢气体绝缘电力设备 (Gas-insulated system)
•火花 •电晕或局部放电
长时间放电产生大量的分解物 •单纯热分解
大电流回路中接触电阻过大引起发热
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
GIS中SF6气体分解的途径：
SF6气体分解物的负面影响
•HF腐蚀金属、影响操作机构的工作，与含硅材料反应。 •固体生成物落在绝缘支撑材料表面且吸收了气体中的水分时，会降低闪络电压 •可能造成的人员中毒
用于电力设备时绝缘气体应满足的要求
一般说来，一种气体要用于电力设备作为绝缘材料，必须满足如下的要求：
➢一般要求 (1)没有毒性；(2)液化温度低； (3)化学稳定性好
➢绝缘能力 (1)击穿场强大； (2)分解生成物不导电
➢灭弧能力 (1)电弧安定性好；(2)导热性好； (3)分解生成物不导电； (4)气体中音速低
c 28kV-1 (E / p)0 88.5kV/mm • MPa
对均匀间隙，当p=0.1 MPa时，SF6气体的击穿电场约为89 kV/cm；而空气的 击穿电场约为30 kV/cm。所以通常说SF6气体的绝缘强度大约是空气的3倍。
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
SF6气体耐电强度很高，但是对电场集中敏感。这是因为SF6气体分子对电子 的附着能力随电子能量增大急剧减小。
在某些气体中，原子或者分子容易吸附电子而形成负离子。负离子的形成，有利于减少气体 中的电子密度，从而抑制放电的发展，提高气体的击穿强度。不同的气体分子，其原子吸附 电子的能力是不同的，这种能力通常用电负性或电子亲和能来衡量。
电子亲合势
当原子的最外壳层没有填满电子的时 候，原子容易附着电子而形成负离子。 相反，惰性气体原子外层电子已满， 不容易形成负离子。原子吸附电子的 能力通常用电子亲合势表示，它是未 激励的中性原子和负离子的总能量之 差。
电负性
原子在分子中吸引电子能力的大小。
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
电离系数：一个电子沿电场方向行经单位长度，
平均发生的碰撞电离次数。
附着系数：一个电子沿电场方向行经单位长度，
平均发生的附着次数。
有效电离系数：
有效电离系数的测量表明，在(E/p)0附近：
/ p c(E / p (E / p)0)
SF6和N2的灭弧能力的比较：在0.1MPa气体中，用并联 的短路火花间隙熄灭100A直流电弧后，测量单位长度弧 道电导随时间的变化。电弧时间常数是电弧电流突然消 失后，弧道电阻增大到初始值的2.718(e)倍所需要的时间。
SF6气体的基本特性---环境影响
温室效应气体
SF6气体不会破坏大气臭氧层，然而它是1997年京都议定书指定的六种温室气体之 一。SF6气体对温室效应的实际影响很小，只占0.07%左右。将SF6气体列为温室效 应气体，主要是SF6气体对温室效应有着相当大的潜在危险。
① 无毒性
② 化学稳定性好 • 200 ºC 且有催化剂的情况下，微 量分解 •500 ºC 开始热分解 •2000 K 附近出现热分解高峰
③ 密度约为空气的5倍 窒息的危险性
SF6气体的基本特性---一般性质
(2) SF6气体的液化温度
三态温度： -50.8 ºC 升华点温度： -63.8 ºC 临界压力： 3.76 MPa 临界温度： 45.6 ºC
其中，气体的密度与气体的分子数密度由如下关系：
n N0
事实上，气体的密度、气体的压力、温度三者满足如下的方程：
n N0
p ZN 0kT
(1 0.115
p p 0.018
p2 )N0kT
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
(1) SF6气体的电负性
SF6气体的绝缘强度高的主要秘密在于它是强电负性气体。
可靠性： 平均无故障时间提高到400-1000年/间隔
GIS设备的技术变迁
直流GIS的出现
日本纪伊水道直流输电工程中的直流GIS (按照500kV设计、试验, 目前运行于250kV )
GIS设备的技术变迁
混合气体绝缘 • 降低经济成本 • 防止温室效应导致的全球变暖
基于设备状况的维修管理技术 • 定时维护 (TBM) • 基于设备状况的维护 (CBM)
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
SF6气体无毒，但多数SF6分解气体有毒。
有条件的情况下，在从事涉及 SF6气体及其分解物的工作时，应 装备下列防护装备：
•氧气浓度仪 •防毒面具 •穿防护服 •戴防护手套
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
SF6气体分解产物对气体绝缘及灭弧性能的影响不大
要比空气小(0.027W/m·K)。
: 气体密度 ：气体分子的均方根速度 : 气体分子的平均自由行程 cv: 气体的定容比热
对流换热
SF6气体的对流换热系数：
与空气相比，SF6气体的密度大，粘度 小，因此，在气压、温度相同的情况下， SF6气体的对流换热系数大于空气。
SF6气体的基本特性---绝缘和灭弧性能
断路器气室： 0.7 MPa -20 ºC
其它气室： <0.45 MPa -40 ºC
三态图
只有在高寒地区，才必须考虑
GIS的断路器部分SF6气体液化的 问题。通常，通过加热断路器或
者采用SF6-N2混合气体作为灭弧 介质解决液化问题。
SF6气体的基本特性---一般性质
(3) SF6气体状态参数间的关系
国内的情况
(1)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。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。
(2)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SF6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%。
1953 1955 1956 1967 1975
美国 WH公司的H. J. Lingal申请了GCB专利 美国 WH公司制造第一台GCB 美国 制造第一台GIT 德国和瑞士 第一台GIS开始运行 德国 第一条GIL
国内 60年代 开始研制六氟化硫绝缘电气设备 80年代 大量的SF6电气设备引进和研制成功
➢环境要求 (1)不能破坏大气臭氧层； (2)地球温暖化系数小； (3)大气寿命短