气体绝缘金属封闭开关设备GIS.ppt
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1、ZF9-252 气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备-GIS华能日照电厂华能日照电厂徐启宾乔征洲宋清刚2008.07.14内容 一、一、一、一、概述概述 二、二、二、二、GIS构成及各设备简介构成及各设备简介 三、三、三、三、断路器的控制及母差保护简介断路器的控制及母差保护简介一、概述 气体绝缘金属封闭开关设备Gas insulated(Metal-enclosed)Switchgear(简称GIS),它将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器、套管、电缆终端、油气套管等主要元件均装入密封的金属容器,内充以绝缘气体(SF6),具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行
2、安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。因此发展非常迅速,现已被广泛应用。概述(续)日 照 电 厂 二 期 采 用ZF9-252 GIS,主母线三相共用一个壳体,其余分相式布置结构和全三相分箱结构。采用标准元件积木式布置,可满足双母线主接线要求。间隔中心 距 为 3m,相 间 距0.8m。日照电厂出线间隔铜川电厂252kV GIS出线间隔出线间隔布置示例布置示例252kV GIS出线间隔出线间隔布置示例布置示例252kV GIS母联间隔布置示例母联间隔布置示例252kVGIS保护间隔布置示例GIS特点1。导电性能可靠 断路器导电回路采用自力型触指,该触指无须外加弹簧压紧,靠材料自身弹力保证其对导
3、电元件压紧力,无崩簧触指或触指松散危险。断路器的电寿命和机械寿命高。电寿命:开断满容量20次;开断额定工作电流2000次。2。涡流损耗小 ZF9-252 GIS几乎所有元件壳体主要采用铝壳体结构(电压互感器及避雷器除外),基本无涡流损耗,且壳体抗腐蚀能力强。GIS特点3。绝缘可靠性高 GIS中盆式绝缘子,绝缘筒,绝缘拉杆,绝缘台等为环氧树脂绝缘件。4。壳体结构优异 GIS的金属壳体(圆筒)采用冷翻边工艺,使垂直ZF9-252 相交二筒的焊缝不在相贯线上、极大地改善了电场分布、缩小了结构尺寸。GIS特点5。安全可靠ZF9-252GIS的全部带高电压部件均置于密封金属外壳内,壳体内的SF6气体不仅
4、做内部绝缘介质,同时还作为断路器的灭弧介质。无触电危险。6。环境耐受力强由于GIS除进出线外,都被金属壳体所包容,故不受自然界风、霜、雨、雪的影响,亦不受外界污秽和高海拔的影响,具有强的耐环境能力,同时由于GIS外壳的屏蔽作用,对无线电和通讯的干扰低。主要技术参数1。使用环境条件安装条件:户内或户外海拔:1000m;2000m;3000m环境温度:-3540耐地震能力:水平加速度0.3 垂直加速度0.15覆冰厚度:20mm最大风压:700pa(34m/s)污秽等级:、级主要技术参数(续)o2.主要技术指标主要技术指标:o六氟化硫气体零表压下六氟化硫气体零表压下,五分钟工频耐受电压五分钟工频耐受
5、电压20):160kV;o在在1.1倍最高电压下倍最高电压下,晴天夜晚无可见电晕晴天夜晚无可见电晕;o无线电干扰水平无线电干扰水平:在在1.1倍最高电压下倍最高电压下2500V;o六氟化硫气体年漏气率六氟化硫气体年漏气率:断路器断路器1%;o六氟化硫气体水分含量六氟化硫气体水分含量:断路器断路器150ppm(v);o 其其 他他250ppm(v)o机械寿命机械寿命:不维修试验不维修试验3000次次;o局部放电局部放电:10pc(间隔间隔)。主要技术参数(续)标称电压220kV额定电压252kV额定频率50Hz额定电流4000A额定短路开断电流50kA额定短时耐受电流50kA额定短路持续时间3S
6、 额定峰值耐受电流 125kA主要技术参数(续)额定雷电冲击耐受电压:断路器(对地/断口):1050/950kV 隔离开关(对地/断口):1050/1050kV额定一分钟工频耐受电压:断路器(对地/断口):460/395kV 隔离开关(对地/断口):460/430kV 主要技术参数(续)SF6气体额定压力:(20)断路器:0.5MPa 其他气室:0.4MPa操作机构的额定压力?MPa辅助回路和控制回路的额定电压 DC110,220V AC220,380V辅助和控制回路设备1min工频耐受电压 2kV主要技术参数(续)q开断时间(ms)60q分闸时间(ms)25q合闸时间(ms)100q合分时间
7、范围(ms)40-50q分闸不同期性(相间)(ms)3q合闸不同期性(相间)(ms)4合分时间和金短时间o在IEC62271-100中所规定的“合分”时间,指三相重合闸情况下,从首先接触相的触头在金属上相互接触时起,直到再次断开时最后分离相的动、静触头脱离金属性接触时止的这段时间。这段时间无继电器延时,仅为机械上的时间。欧洲开关制造公司及试验站包括KEMA及CESI,对机械上的合分时间是不做考虑的,认为是没有实用意义的,试验时这个时间靠继电器延长到100多毫秒进行试验,理由如下:第一,开断试验中的方式1,2,3,4,直流分量要求小于20%,当这个时间太短时,直流分量不可能衰减到20%以下,第二
8、,正常保护中,当合上短路时,要靠检测回路测量,再发出命令让产品分闸,总是要有一定时间间隔,这个时间间隔不可能是机械上的合分时间,肯定要大许多。o中国70年代到80年代提出重合闸操作时,通过继电器保证合分时间的,叫金属短接时间,也称“金短时间”。o在断路器的结构中,为保证重合闸中第二个“分”的开断能力,一般要求“金属短接”时间达到一定的数值,为使灭弧室内的诸条件由合闸过程及时转变为分闸作好准备。在作短路开断试验时,为使试验条件更加严格,通常将金短时间整定为小于断路器的规定值。在型式试验时,断路器的金短时间由实验室的设备调整控制。在运行时,断路器的金短时间为继电保护设备所调整控制,应大于产品规定值
9、。二、GIS的构成一、组成元件nCB断路器nDS隔离开关nES/FES检修/故障关合接地开关nBUS母线nCT电流互感器nVT电压互感器nLA避雷器nLCP就地控制柜n终端元件1.六氟化硫断路器六氟化硫断路器单断口断路器本体示意图单断口断路器本体示意图 灭弧室为单压式变开距双灭弧室为单压式变开距双喷结构,它是由静触头和动触喷结构,它是由静触头和动触头,压气缸,活塞以及其它部头,压气缸,活塞以及其它部件组成。件组成。在合闸位置,电流从静触在合闸位置,电流从静触头侧梅花触头经静触头座、静头侧梅花触头经静触头座、静触头、动触头、压气缸、中间触头、动触头、压气缸、中间触指和支持件流向动触头侧触触指和支
10、持件流向动触头侧触头。头。灭弧室内部结构图灭弧室内部结构图断路器灭弧室断路器灭弧室灭弧室原理图灭弧室原理图分闸灭弧灭弧原理断路器特点o喷口上游区结构独特,有效利用触头的堵塞效应*拉法尔喷管的应用,提高缓冲气缸内的压力和开断后气体密度恢复特性*小径缓冲气缸的应用,利用电弧的解析技术,实现缓冲气缸的最佳化(有效利用电弧能源)o绝缘拉杆重量轻、强度高o高可靠性,采用了功率大的液压操动机构o开断容性电流时不会产生重燃和击穿o开断感性电流时不会产生过高的截流过电压断路器液压机构特点o1基本特点:o用氮气或碟簧作为贮能介质、用液压油作为传动介质,容易获得高压力。o动作快、反应灵敏、输出功大、免运行维护、操
11、作噪音小、可靠性高。o出力特性和断路器负载特性匹配较好,对反力不敏感。o环温对机械特性的影响稍大、结构复杂、制造工艺及材料的要求很高。o2适用范围o126KV1100KV高压六氟化硫断路器。液压机构液压机构主要参数主要参数序号 项目HMB4.3HMB8.31机构行程 mm230/2052052额定操作循环O-CO或CO-CO3碟簧数量8164液压油牌号和允许水分含量Esso Univis J13 0.01g/100g油5油泵形式(单柱塞泵)PE6PE86每台机构充油量 l1.82.37贮能电机电机电压 VDC110或220(复激电机推荐用)、AC110或220电机电源电压 VDC110或220
12、、AC110或220(此种推荐用复激电机带整流桥)电机功率 WDC660/AC1000DC1100/1600完全贮能时间 s103728操作线圈电压 VDC110或DC22065%额定电压下能可靠分闸、30%额定电压下不能分闸。电阻 36或154工作电流 A3.06或1.43数量2个分闸,1个合闸9能否手动操作装调、检修时允许手动操作10防慢分装置分别有阀系统防慢分和机械防慢分装置HMB型液压操动机构机芯介绍断路器执行机构断路器执行机构oHMB型液压弹簧机构的特点及应用型液压弹簧机构的特点及应用oHMB型液压弹簧机构是ABB公司在其AHMA型液压弹簧机构的基础上完善改进发展起来的较新型产品。这
13、两种机构工作原理基本相同,改进较大的是在结构上。HMB型在结构设计上采用集装板块结构,操作机构的主要元件按功能分成五大模块。分别是:充能模块、贮能模块、工作模块、控制模块和监测模块。这样设计(与AHMA型相比较)的优点是结构更为紧凑、进一步减少了漏点、装修更换方便。储能模块o接通油泵电机回路,电机带动油泵运转,油泵输出的高压油同时进入3个贮能活塞的上端,推动贮能活塞向下运动压缩碟簧进行贮能。贮能到位后,弹簧行程开关1切断油泵电机,油泵停转,贮能过程结束。当操作后或泄漏到一定值时,弹簧行程开关接通油泵电机再次补压到油泵停转位置。将油泵输送的高压油贮存起来,以备分合闸动作用。充压模块简介充能模块
14、贮能电机为短时工作制,不适用于连续操作。为防止电机过热,允许每小时20次合分操作。另外在电机控制回路的设计中,加有运转超时保护和过电流保护。齿轮副中大齿轮采用塑料材料减少了噪音且无须润滑。油泵采用单柱塞径向柱塞泵。充压模块结构充压模块结构 原理图原理图1碳刷 2电机 3齿轮 4放油阀 5偏心轴 6逆止阀 7油泵 8吸油阀 工作模块(工作缸)采用常充压差动式结构。1.低压箱2.油位观察窗3.活塞杆4.泄压阀操作手柄5.泄压阀6.HMB-4碟簧装配7.HMB-8碟簧8.合闸控制阀9.分闸控制阀10.分闸控制阀11.换向阀12.带电机的充能模块13.碳刷14贮能模块15.弹簧行程开关监测模块o监测模
15、块o通过监测碟簧的贮能位移来监测油压及油量的变化,并发出相应的控制指令。控制模块o控制模块o包括电磁阀及换向阀等,控制工作缸的分、合闸动作,并可通过节流阀的调整来控制断路器的分合闸速度。控制模块o电磁阀结构原理图o采用两位两通常闭型球阀,阀杆动密封处用F4动密封结构,因为电磁铁功率较小,故采取杠杆结构将力放大,放大比为4。电磁铁为直流螺管式,过电压倍数为4.6,仅能瞬时带电。液压原理图(分闸位置)1-断路器;2-机械防慢分装置;3-工作缸;4-贮能器;5-泄压阀;6-低压油箱;7-滤油器;8-油泵电机;9a-吸油阀;9b-排油阀;10-换向阀;11-分闸电磁阀;12-合闸电磁阀;13-合闸速度
16、调节螺钉;14-分闸速度调节螺钉;15-油泵;16-低压放油阀;17-碟簧;18-高压测试接头;19-低压接头(注油口)。液压原理图(合闸位置)1-断路器;2-机械防慢分装置;3-工作缸;4-贮能器;5-泄压阀;6-低压油箱;7-滤油器;8-油泵电机;9a-吸油阀;9b-排油阀;10-换向阀;11-分闸电磁阀;12-合闸电磁阀;13-合闸速度调节螺钉;14-分闸速度调节螺钉;15-油泵;16-低压放油阀;17-碟簧;18-高压测试接头;19-低压接头(注油口)。闭锁保护装置o闭锁保护装置:o装置设有两对压力开关的接点和压力闭锁继电器的接点以实现两套低操作压力和低SF6压力闭锁装置(包括其相关回
17、路)分别闭锁合闸、第一分闸回路及第二分闸回路。o液压机构配有机械的防慢分装置,保证机构在油压急剧或缓慢下降至零表压力或由零表压力升到工作值时不产生慢分。断路器发生非全相合闸或出现非全相运行时,可实现强行分闸。断路器防慢分机构断路器在机构失压时由传动件自身重量和SF6气体产生的向分闸方向运动的分力由与碟簧运动相关的连杆拐臂组成的防慢分装置来支撑,使其可靠地维持在原位。进行慢分、慢合操作时应遵守下列步骤:1)1切记应先将图中的合闸位置闭锁销弹簧插头2拔出,试验完后随即装上。2)2断开油泵电机的控制开关,用泄压阀释放系统油压,将系统油压释放为零,随即关闭泄压阀。3 合上控制开关接通油泵电机,待油泵运
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