gis

GIS設備自20世紀60年代實用化以來，已廣泛運行於世界各地。GIS不僅在高壓、超高壓領域被廣泛應用，而且在特高壓領域也被使用。與常規敞開式變電站相比，GIS的優點在於結構緊湊、佔地面積小、可靠性高、配置靈活、安裝方便、安全性強、環境適應能力強，維護工作量很小，其主要部件的維修間隔不小於20年。

高壓配電裝置的型式有三種：第一種是空氣絕緣的常規配電裝置，簡稱AIS。其母線裸露直接與空氣接觸，斷路器可用瓷柱式或罐式。葛洲壩電廠採用的即是這種型式。第二種是混合式配電裝置，簡稱H－GIS。母線採用開敞式，其它均為六氟化硫氣體絕緣開關裝置。第三種是六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置。其英文全稱GAS—INSTULATED SWITCHGEAR，簡稱GIS。

GIS是運行可靠性高、維護工作量少、檢修周期長的高壓電氣設備，其故障率只有常規設備的20%～40%，但GIS也有其固有的缺點，由於SF6氣體的泄漏、外部水分的滲入、導電雜質的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導致GIS內部閃絡故障。GIS的全密封結構使故障的定位及檢修比較困難，檢修工作繁雜，事故后平均停電檢修時間比常規設備長，其停電範圍大，常涉及非故障元件多。

GIS設備的內部閃絡故障通常發生在安裝或大修后投入運行的一年內，根據統計資料，第一年設備運行的故障率為0．53次/間隔，第二年則下降到0.06次/間隔，以後趨於平穩。根據運行經驗，隔離開關和盆型絕緣子的故障率最高，分別為30%及26.6%；母線故障率為15%；電壓互感器故障率為11.66%；斷路器故障率為10%；其他元件故障率為6.74%。因此在運行的第一年裡，運行人員要加強日常的巡視檢查工作，特別是對隔離開關的巡視，在巡查中主要留意SF6氣體壓力的變化，是否有異常的聲音（音質特性的變化、持續時間的差異）、發熱和異常氣味、生鏽等現象。如果GIS有異常情況，必須及時對有懷疑的設備進行檢測。

GIS 國外生產廠家主要有ABB、東芝、三菱、日立、西門子、阿爾斯通等，國內生產廠家有西開、沈高、平高、泰開等。中國通過技術引進，消化吸收，已掌握500千伏GIS的設計製造技術。自主研發的1000千伏 GIS（包括核心部件滅弧室和操動機構）將完全自主設計製造。

GIS製造技術在不斷進步和發展，40多年來，各GIS生產廠家圍繞著提高經濟性和可靠性這兩個主要目標，在元件結構、組合形式、製造工藝以及使用和維護方面進行了大量研究、開發。隨著大容量單壓式SF6斷路器的研製成功和氧化鋅避雷器的應用，GIS的技術性能與參數已超過常規開關設備，並且使結構大大簡化，可靠性大大提高，為GIS進一步小型化創造了十分有利的條件。

GIS（氣體絕緣金屬封閉開關設備）採用了單相封裝的結構，其緊湊的設計減少了設備本身所佔用的空間；該設備大部分模塊清晰地布置在一個水平面上；鋁合金一般被作為外殼材料，可以提高抗腐蝕性能且重量很輕；通過採用最新的結構和鑄造技術，優化了外殼的電場分佈和機械性能。氣體絕緣金屬封閉開關設備也叫六氟化硫封閉式組合電器，六氟化硫氣體（SF6）多被用作絕緣和滅弧介質，所有的模塊都通過法蘭連接，依靠O型密封圈原理來保證設備的氣密性；盆式絕緣子將間隔分隔成若干個獨立氣室，每個氣室裝備了一套獨立的氣體監測設備、防爆膜和吸附劑，氣室中固定的吸附劑可以吸收水分及SF6分。

1、斷路器

斷路器組件由三相共箱式斷路器和操動機構組成。每相滅弧室有獨立的絕緣筒封閉。滅弧室為單壓式，採用軸向同步雙向吹弧式工作原理，結構簡單，開斷能力強。

2、隔離開關和接地開關

接地開關可以配手動、電動或電動彈簧機構。手動和電動機構主要用於檢修用接地開關；電動彈簧機構用於具有開合電磁感應電流、靜電感應電流能力和需要關合短路電流的接地開關。

接地開關可用做一次接引線端子，因此，在不需要放掉SF6氣體的條件下，用於檢查電流互感器的變化和測量電阻等。

隔離開關可以配手動、電動或電動彈簧機構。手動和電動機構主要用於無負載電流時分合隔離開關；電動彈簧機構用於需要切合電容電流、電感電流和母線轉換電流的隔離開關。

3、電流互感器

電流互感器是變電站的測量和保護系統的信號來源之一，此處電流互感器主要是將大電流轉換為小電流（1~5A），對設備進行測量和保護。

4、電壓互感器

電壓互感器時GIS的一種元件，主要用於電力系統的計量、電壓的測量和電壓的保護。一般安裝在母線上火進線部位。在此處主要是將高電壓轉換成低電壓（一般為110V）對GIS進行測量和保護。高欄終端GIS電壓互感器時三相共箱式結構（三個單獨的互感器裝在同一殼體里）。

5、避雷器

避雷器為氧化鋅型封閉式結構，採用SF6絕緣，有垂直或水平介面，主要由罐體盆式絕緣子安裝底座及芯體等部分組成，芯體是由氧化鋅電阻片作為主要元件，它具有良好的伏安特性和較大的通容量。

6、母線

SF6氣體絕緣母線用於GIS內部間隔之間和各種元件的連接，母線可通過連續額定電流及耐受動、熱穩定電流。

7、終端元件

SF6空氣套管用於GIS架空線的連接，SF6油套管用於GIS與變壓器直連，電纜終端用於GIS與電纜的連接。

8、氣隔

GIS的每一個間隔，用不通氣的盆式絕緣子（氣隔絕緣子）劃分為若干個獨立的SF6氣室，即氣隔單元。各獨立氣室在電路上彼此相通，而在氣路上則相互隔離。設置氣隔具有以下優點：

（1）可以將不同SF6氣體壓力的各電器元件分隔開；

（2）特殊要求的元件（如避雷器等）可以單獨設立一個氣隔；

（3）在檢修時可以減少停電範圍；

（4）可以減少檢查時SF6氣體的回收和充放氣工作量；

（5）有利於安裝和擴建工作。

每一個氣隔單元有一套元件，即SF6密度計、自封接頭、SF6配管等。

其中，SF6密度計帶有SF6壓力表及報警接點。除可在密度計上直接讀出所連接的氣室的SF6壓力外，還可通過引線，將報警觸電接入就地控制櫃。當氣室內SF6氣壓降低時，則通過控制柜上光字牌指示燈及綜自系統報文發出“F6壓力降低”的報警信號，如壓力降至閉鎖值以下，則發閉鎖信號，同時切斷斷路器控制迴路，將斷路器閉鎖。

GIS設備是由SF6氣體作為絕緣和滅弧介質，這個是GIS設備的主要特徵。整個GIS設備的工作原理如下所示：第一步：對斷路器、隔離開關、快速接地開關進行選擇控制，並在終端進行集中控制；第二步：實時監視斷路器、隔離開關、快速接地開關的工作狀態；第三步：實時監視各氣室SF6氣體密度及壓力是否正常；第四步：實現本間隔內斷路器、隔離開關、快速接地開關之間的電氣聯鎖；第五步：顯示一次主接線形式及運行狀態；第六步：監視控制迴路電源是否正常；第七步：集中控制，系統的各個元件都集中於就地控制櫃的控制方式中。除了斷路器外，對各氣室的抽真空、充放氣、測水分等均集中在就地控制柜上進行。第八步：分散控制。SF6氣路按氣隔單元在各自的監控裝置內進行監控，每一個氣隔單元有一套元件，與就地控制櫃僅有電氣信號相連。以上就是整個GIS設備的基本工作流程。