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六氟化硫全封闭组合电器(GIS)简介
发布时间:2015-11-07 09:18:16
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  六氟化硫封闭式组合电器,国际上称为“气体绝缘开关设备”,简称GIS。 它将一座变电站中除变压器以外的一次设备,经优化设计有机地组合成一个整体。这些设备主要有:断路器、隔离开关、母线、电压互感器(PT)、电流互感器(CT)、进、出线套管等。 GIS设备的所有带电部分都被金属外壳所包围,它是用铝合金、不锈钢、无磁铸钢的材料组成。外壳用铜母线接地,内部充有一定压力的六氟化硫气体。

  接下来分别介绍各部件与其功能。 断路器。断路器组件由三相共箱式断路器和操动机构组成。每相灭弧室有独立的绝缘筒封闭。灭弧室为单压式,采用轴向同步双向吹弧式工作原理,结构简单,开断能力强。

  隔离开关和接地开关。接地开关可以配手动、电动或电动弹簧机构。手动和电动机构主要用于检修用接地开关;电动弹簧机构用于具有开合电磁感应电流、静电感应电流能力和需要关合短路电流的接地开关。与此同时,接地开关可用做一次接引线端子,因此,在不需要放掉气体的条件下,用于检查电流互感器的变化和测量电阻等。

  避雷器。避雷器为氧化锌型封闭式结构,采用六氟化硫绝缘,有垂直或水平接口,主要由罐体盆式绝缘子安装底座及芯体等部分组成,芯体是由氧化锌电阻片作为主要元件,它具有良好的伏安特性和较大的通容量。

  气隔。GIS的每一个间隔,用不通气的盆式绝缘子(气隔绝缘子)划分为若干个独立的六氟化硫气室,即气隔单元。各独立气室在电路上彼此相通,而在气路上则相互隔离。

  与传统电器设备相比,GIS具有以下特点:

  1.小型化。因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质,所以能大幅度缩小变电站的体积,实现小型化。三相共箱紧凑型GIS,最小间隔宽度为0.8m,标准间隔占地仅有2.9m2。一般220kV GIS设备的占地面积为常规设备的37%;110kV GIS设备占地面积为常规设备的46%左右。

  2.可靠、安全。由于带电部分全部密封于惰性六氟化硫气体中,不与外部接触,不受外部环境的影响,大大提高了可靠性。此外由于所有元件组合成为一个整体,具有优良的抗地震性能。与此同时,因带电部分密封于接地的金属壳体内,因而没有触电危险。六氟化硫气体为不燃烧气体,所以无火灾危险。又因带电部分以金属壳体封闭,对电磁和静电实现屏蔽,噪音小,抗无线电干扰能力强。

  3.适应环境能力强。GIT适用于环境条件恶劣,如严重污秽、冰雹、多风雪、多水露、高海拔、多地震等地区。

  4.安装与维护较简易。GIT由于实现小型化,所以安装周期短,可在工厂内进行整机装配和试验合格后,以单元或间隔的形式运达现场,因此可缩短现场安装工期,又能提高可靠性。与此同时,因其结构布局合理,灭弧系统先进,大大提高了产品的使用寿命,因此检修周期长,维修工作量小,而且由于小型化,离地面低,因此日常维护方便。

  五.六氟化硫的未来与新绝缘气体的探索

  虽然在电力工业中,六氟化硫以其优越的性能,发挥了重要的作用。但任何事都具有两面性,我们在利用其优点的同时,还应充分关注其缺陷。六氟化硫气体最大的危害在于温室效应。六氟化硫气体虽然不会破坏臭氧层,但对全球气候变暖有特别大的影响。随着六氟化硫气体使用量、排放量的增加,大气中的六氟化硫气体浓度也在逐年增加,其浓度大小随地点、季节而变化。为此,减少六氟化硫气体排放量以改善我们的生存环境,已成为一个巨大的课题。

  替代六氟化硫气体的研究,从20世纪70年代到80年代,美国的EPRI(电力研究所)积极开展了这方面的工作,虽然这期间有采用诸多专家绝缘的提议,但最终还是否定了在绝缘特性方面和灭弧性能方面有比气体更加优越的气体存在的观点。关于绝缘特性方面,在相同的气压下,放电电压比六氟化硫气体高的气体有几种,但从液化温度和有无毒性、稳定性等方面综合来看,却没有比六氟化硫更加优越的气体。考虑到全球性的环境影响这一新的特性,最近再一次开始了探索替代六氟化硫的新气体的研究工作。考虑到对臭氧层的破坏,所以在研究时附加上不包含Cl元素或Br元素的气体这一新的控制条件,探索工作正在进行之中。迄今为止,似乎还没有找到可以替代六氟化硫的气体。在有关文献中,对元素的各种可能组合进行一一处理,结果表明,能够完全对环境不造成不利影响而又能够使用的气体只有空气和氮气。

  现在盛行研究的混合气体几乎都是六氟化硫和氮气的组合气体,虽然可以减少六氟化硫的使用量、保存量及潜在的排放量和泄漏量,但也有不足之处。第一,混合气体的电气强度比纯六氟化硫气体低,要提高击穿电压,就必须增大气压,从而增加设备的尺寸;第二,液化回收困难。由于像氮气之类的气体不易液化,所以要通过让它液化来提高回收效率是极其困难的。基于以上两点,结果使得温室效应气体的放出率升高。

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