芦家峪GIS结构及三维仿真ppt课件.ppt
GIS 设备结构及三维仿真,主讲：祁 福 龙,目 录,一 GIS概况二 芦家峪110kV站简介三 GIS技术特点四 GIS三维仿真结构及主要部件介绍五 GIS设备现场安装,第一部分 GIS概况,1.高压配电装置分类2.GIS概念和组成3.GIS发展4.现场照片,GIS概况,1.高压配电装置分类高压配电装置的型式有三种：第一种是空气绝缘的常规配电装置，简称AIS。其母线裸露直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式。第二种是混合式配电装置，简称H-GIS。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置。 第三种是六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置，即GIS。,第4页,GIS概况,2.GIS概念和组成在电力工业中，GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”（Gas Insulated Switchgear)简称GIS。GIS将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端或进出线套管等元件，组合封闭在接地的金属外壳内，充以一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质所组成的成套开关设备。,第5页,GIS概况,3.GIS发展SF6气体具有优异的绝缘性能和灭弧性能。50年代，高压电器的绝缘介质就用SF6气体代替了空气；60年代中期，美国制造了第一套GIS设备，使高压电器发生了质的飞跃，也给配电装置带来了一次革命。它具有占地面积少、元件全部密封、不受环境干扰、可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量少、安装迅速、运行费用低等优点，引起世界电力部门的普遍重视。30年来，GIS设备发展很快，欧洲、美洲、中东的电力公司都规定配电装置要用GIS设备，在亚洲、非洲、澳洲的发达国家也基本上规定要用GIS设备，在南非有800kVGIS设备投入运行。,第6页,GIS概况,3）GIS发展我国GIS设备的研制工作起步于60年代，与世界其他国家基本同步，1971年我国首次试制成功110kVGIS设备，并投入运行。自改革开放以来，我国大型的核电站、火电站、水电站、变电站先后都选用了GIS设备。例如：大亚湾、秦山核电站，四川二滩水电站，上海石洞口等火电厂，广东江门、云南草铺等变电站，三峡水电站的升压变电站。自80年代开始，国产大型GIS设备也投入电网系统运行，共达407个间隔，较大的有广西天生桥水电站的500kVGIS设备、上海杨树浦的220kVGIS设备。,第7页,GIS概况,3）GIS发展目前GIS国外生产厂家主要有ABB、东芝、三菱、日立、西门子、阿尔斯通、阿海珐(Areva)集团等，国内生产厂家有西安西开高压开关厂、平高集团、西安高压电器研究所电器制造厂、泰开集团有限公司、正泰电气股份有限公司、上海西门子高压开关有限公司、厦门ABB华电高压开关有限公司、江苏现代南自电气有限公司、湖北永鼎开关有限公司、天水长城开关厂等。芦家峪110kV变电站110kV GIS设备选用鲁能泰山高压开关有限公司ZF-126系列产品。,第8页,GIS设备照片 126kV产品,GIS设备照片 126kV产品,GIS设备照片 252kV产品,GIS设备照片 252kV产品,第二部分 芦家峪110kV站简介,芦家峪110kV站简介,站址情况 长平芦家峪 110kV 变电站建于长平矿芦家峪风井场地内。建设规模 主变压器最终263MVA，本期220MVA，电压等110/35/10kV。110kV 进线最终规模4 回，本期2 回；35kV 出线最终规模12 回，本期6 回；10kV 出线本期24 回，发电机进线1 回。电气主接线 110kV 最终及本期均为单母线分段接线。35kV 最终及本期均为单母线分段接线。10kV 最终及本期均为单母线分段接线。,主接线图（1）,芦家峪110kV站简介,芦家峪110kV站简介,主接线图（2）,其中，110kV 选用三相共箱式GIS 封闭组合电器，126kV、 2000A、40kA，主母线2000A，泰安泰山高压开关有限公司产品。,第三部分 GIS技术特点,1.小型化设计的GIS，间隔宽度、占地面积小，可用于户内、户外，适应性强。,126kV共箱式GIS间隔宽度为1.0m；126kV分箱式GIS间隔宽度为1.5m;252kV分箱式GIS间隔宽度为1.69m;,鲁能泰山产品技术特点,2.GIS所配断路器采用“热膨胀+助吹”的自能式灭弧原理，开断能力强，燃弧时间短，电寿命长，满容量开断20次，结构可靠。,灭弧室中的膨胀室可以利用电弧本身的能量达到熄灭电弧的目的，从而大大减小了机构的操作功，并且限制了灭弧室的尺寸。,鲁能泰山产品技术特点,252kV GIS断路器,鲁能泰山产品技术特点,3.断路器操动机构结构简单可靠，机械寿命长。126kV及252kV断路器均可使用弹簧机构，机械寿命长达10000次，符合“无油化”要求。,原理图,实物图,鲁能泰山产品技术特点,252kV断路器可使用进口ABB液压机构，机械寿命长达6000次。,原理图,实物图,鲁能泰山产品技术特点,4.外壳采用铝合金材料，产品质量轻对地基载荷要求小，耐腐蚀，涡流损失小，外壳温升低。,鲁能泰山产品技术特点,5.通流能力强。,采用自力型、瓣形、弹簧、表带等触头结构形式；内部导体镀银，接触电阻低，通流能力强。,鲁能泰山产品技术特点,6.GIS设备的导电部分外壳屏蔽，接地良好，导电体产生的辐射、电场干扰、断路器开断的噪音均被外壳屏蔽了，无线电干扰水平小于500V，适于在市区及居民区附近安装。7.环境适应性强。由于GIS设备的元件是全封闭式的，因此不受污染、盐雾、潮湿等环境的影响 ，GIS设备被牢固地安装在基础预埋件上，产品重心低，强度高 ，具有优良的耐震性能，适用于环境条件恶劣（如严重污秽、多水雾、冰雹地区等）、高海拔、多地震以及用地紧张的闹市区和土石方开挖困难的山区水电站。,鲁能泰山产品技术特点,鲁能泰山GIS开关柜安装条件：安装场所：户内或户外周围空气温度：4040日照强度：1000W/m2（晴天中午时）海拔高度：1000m(高于1000m可根据用户方要求特殊设计)污秽等级：IV级风速：34m/s地震烈度：9度覆冰厚度：10mm日相对湿度平均值：95%月相对湿度平均值：90%,鲁能泰山产品技术特点,8.绝缘性能可靠。,绝缘件和主要部件能满足在长期工作电压和过电压下工作。工频耐压460kV，断口460+145kV雷电冲击1050kV，断口1050+206kV,断路器、隔离开关用绝缘拉杆使用瑞士Axicom公司和德国Isola公司原装进口拉杆，绝缘、局放水平及机械强度均满足需求。,鲁能泰山产品技术特点,9.除出线套管和连接母线外，可实现整间隔运输、安装，大大缩短现场安装的工作量和工期。,鲁能泰山产品技术特点,10.密封性能好。,年漏气率小于0.3%，采用永久压缩变形量极小的三元乙丙橡胶等O型、X型密封圈，使用寿命长达30年。,鲁能泰山产品技术特点,第四部分 GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,1.GIS设备结构、全景模拟2.GIS断路器3.GIS母线4.GIS隔离开关/接地开关5.GIS电流互感器6.GIS电压互感器及其避雷器7.GIS接线套管/电缆终端8.GIS汇控柜9.其他部件,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,1.GIS设备结构、全景模拟,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,126kV GIS设备结构 钢壳体,126kV GIS设备结构 铝壳体,GIS设备,4.GIS设备结构,线型隔离开关,气体密度表,充气口,开关连杆,开关指示针,操动机构,角型隔离开关,电流互感器,接线盒,GIS设备结构图,线型接地开关,断路器,避雷器,电压互感器,断路器,电流互感器,共箱母线筒,共箱母线筒,GIS设备结构图,三维仿真 126kV共箱间隔,三维仿真 126kV共箱进、出线间隔,三维仿真 126kV共箱母联间隔,三维仿真 220kV GIS工程全景模拟,三维仿真 主变间隔全景模拟,三维仿真 进线间隔全景模拟,三维仿真 母联间隔全景模拟,三维仿真 测保间隔全景模拟,2.GIS断路器,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,1）断路器断路器 ：用于开合系统空载、负载及故障电流，配弹簧机构并采用自能式灭弧原理断路器外形结构 ：装于机构箱内的弹簧机构、弹簧机构输出杆、分闸弹簧、底座、内装传动系统的拐臂盒、内装三相灭弧室的壳体、气压表、爆破片等，通过壳体上端拔口位置的改变可实现Z形布置和U形布置。,126kV GIS设备结构 断路器,126kV GIS设备结构 断路器,126kV GIS设备结构 断路器 生产照片,1）断路器断路器内部结构 ：三极灭弧室呈品字形布置装在下面装有拐臂盒的底板上，拐臂盒内的传动系统可实现三极灭弧室的机械联动，通过每极灭弧室动、静触头座上的电连接可实现与其它元件的对接。,126kV GIS设备结构 断路器,126kV GIS设备结构 断路器,126kV GIS设备结构 断路器,绝缘拉杆,绝缘拉杆底端（三相拐臂及大轴）,126kV GIS设备结构 断路器,1）断路器灭弧室结构 ：每极灭弧室除动、静触头座上电连接的位置不同外皆由相同的零部件组成，它们是：静触头座（内装静弧触头、主触头）、绝缘筒、支撑筒（内装动弧触头、动触头、喷口、压气缸、活塞筒、绝缘拉杆）、动触头座、绝缘座等，绝缘拉杆实现运动系统的对地绝缘、绝缘座实现固定支撑部分的对地绝缘、绝缘筒和喷口实现断口间的绝缘，每极灭弧室通过断口间的绝缘筒自成一体，不与其它极和壳体发生相互干涉和连接。灭弧原理自能式灭弧原理。压气缸有一热膨胀室和一压气室，在二室之间有一单向阀片，在压气室的下部外侧设有一减压弹簧和减压阀片。,126kV GIS设备结构 断路器,1）断路器开断大电流时，主触头分开后，弧动、静触头随后产生电弧。电弧能量加热热膨胀室建立灭弧所需的压力。热膨胀室中的高压力气体经绝缘喷口吹向电弧，使电弧在电流过零时熄灭。同时压气室下部的减压阀片打开，降低压气室内的压力，减少所需操动机构的操动功；开断小电流时，（电抗、电容电流和空载线路）时，由于电弧能量小，依靠电弧能量难以建立灭弧所需的压力，因此必须设法提供附加吹气作用。附加气吹作用是动触头向下运动带动固定活塞的压气作用使辅助气室（压气室）中的压力升高，打开阀门，让气体通过压气室经绝缘喷口吹向电弧。,126kV GIS设备结构 断路器,126kV GIS设备结构 断路器_灭弧室,126kV GIS设备结构 断路器_灭弧室动作,灭弧室静侧,灭弧室动侧,126kV GIS设备结构 断路器_灭弧室,弹簧储能机构箱与行程调节,126kV GIS设备结构 断路器,合闸弹簧及储能电机（分合速度调节）,126kV GIS设备结构 断路器,分合闸线圈与时间调节,126kV GIS设备结构 断路器,3.GIS母线,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,母线通过导电连接件与组合电器的其它元件连通并满足不同的主接线方式，来汇集、分配和传送电能。同时设有伸缩节、波纹管调节装置等 。,126kV GIS设备结构 母线,126kV GIS设备结构 母线,126kV GIS设备结构 母线,126kV GIS设备结构 母线,126kV GIS设备结构 母线,126kV GIS设备结构 母线,4.GIS隔离开关/接地开关,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,4.隔离开关隔离开关母线转换、隔离线路 分角形隔离开关和线形隔离开关两种形式， 前者用于主回路转折处，后者用于主回路非转折处（即直线处）； 根据所配机构的不同，又分为快动和慢动两种形式，快动时配电动弹簧机构，慢动时配电动机构。接地开关工作接地和快速接地 分角形接地开关和线形接地开关两种形式， 根据所配机构的不同，也可分别实现快动和慢动操作。,126kV GIS设备结构 隔离开关,4.隔离开关角形隔离开关、接地开关主回路转折处线形隔离开关、接地开关主回路非转折处（直线处）普通隔离开关、接地开关配电动机构快速隔离开关、接地开关配电动弹簧机构,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,角形隔离/接地开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,线性隔离/接地开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,4-1 导向杆 4-2 连板 4-3 动触头 4-4 主轴4-5 接地开关壳体4-6 内拐臂 4-7 动触头4-8 绝缘子 4-9 轴承,126kV GIS设备结构 隔离开关,角形接地及线性接地（动触头）,126kV GIS设备结构 隔离开关,线性隔离及两侧接地,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,126kV GIS设备结构 隔离开关,5.GIS电流互感器,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,5.电流互感器,126kV GIS设备结构 电流互感器,126kV GIS设备结构 电流互感器,126kV GIS设备结构 电流互感器,126kV GIS设备结构 电流互感器,6.GIS电压互感器及其避雷器,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,1）电压互感器,电磁式电压互感器用于电压测量和系统保护,126kV GIS设备结构 电压互感器,126kV GIS设备结构 电压互感器,126kV GIS设备结构 电压互感器,2）避雷器,氧化锌避雷器用于限制电力系统的过电压，实现过电压保护。,126kV GIS设备结构 避雷器,126kV GIS设备结构 避雷器,7.GIS接线套管/电缆终端,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,7.接线套管、电缆接头1）接线套管,126kV GIS设备结构 接线套管/电缆接头,7.接线套管、电缆接头2）电缆接头,126kV GIS设备结构 接线套管/电缆接头,8.GIS汇控柜,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,8. 汇控柜间隔汇控柜面板有间隔主接线的模拟，实现GIS间隔各元件的近控、远控；根据用户要求可设报警、状态显示和电气测量等；实现二次回路智能化GIS在线监测和远程监控；二次元器件采用合资或进口品牌产品。,126kV GIS设备结构 汇控柜,100,126kV GIS设备结构 汇控柜,126kV GIS设备结构 汇控柜,9.其他部件,GIS设备三维仿真结构及主要部件介绍,126kV GIS设备结构 GIS的接地连接,126kV GIS设备结构 GIS的接地连接,105,126kV GIS设备结构 GIS的接地连接,126kV GIS设备结构 GIS气室分隔与压力表,126kV GIS设备结构 GIS气室分隔,126kV GIS设备结构 GIS气室分隔与压力表,126kV GIS设备结构 高压带电显示及传感器,第五部分 GIS设备现场安装,1.工艺流程,现场安装,2.安装作业概述 1）划线 按基础确认图在地面上划母线中心线，再划各间隔的中心线，要确保与主母线中心线相垂直。 2）检查基础 检查基础的程序如下： a)用经纬仪或水准仪测量基础的水平，其误差应在基础确认图要求范围内（由用户配合）； b)按基础所划中心线用卷尺测量每间隔底架位置并标记； c)按基础确认图要求检查接地点的位置和距离； d)将以上检查结果记录于基础图上。,现场安装,3）设备临时就位 根据厂房入口位置，各单元应从内到外依次进入厂房，各间隔在基础上临时就位，首先安装间隔与前后单元相距约1500mm，其余间隔相距约100mm。 4）主母线连接 为减小安装累积误差，应从中间母联间隔（或较大的间隔）开始向两侧依次连接。根据基础测量结果，各间隔正式就位时用铅锤找正中心线并在基础与底架间加适当的垫片以调整高低与水平。 在连接主母线导体之前，要检查导体的相序排列是否正确，特别对于扩建工程。,现场安装,主母线连接具体步骤如下（见图1）：a)将基准间隔准确就位；b)拆下相邻间隔的包装保护盖板；c)清理密封槽（面）、壳体内侧及绝缘子表面，清理导体，在梅花触头上涂敷少许微碳润滑脂；d)将导体A插入支撑导体B，依次将三根导体全部插入；e)安放O型圈、涂敷密封胶；f)移动整个间隔，使其向基准间隔靠拢；g)从手孔或母线法兰面将导体A向右移动使其插入基准间隔的支撑导体B内；,现场安装,h)连接主母线外壳时，应先将水平的两个螺栓穿入螺孔，当两对接面合拢至密封圈被轻微压缩时，再将其他螺栓依次穿入；i)用力矩扳手按标准力矩值依次对角循环紧固螺栓；j)按上述方式，依次将各间隔相连接。k)在连接主母线时，若法兰间隙不合适，则可松开波纹管法兰上螺栓，调整波纹管长度，波纹管长度可在500mm5mm范围内进行调整，调整后将螺母拧紧并用锁紧螺母锁死。,现场安装,现场安装,5）分支母线连接 分支母线连接见图2，装配步骤如下： a)拆去本体直筒及需要对接的分支母线防护盖板； b)清理绝缘子、清整导体及导电杆、清理分支母线筒法兰面及内表面，并在梅花触头的导电部位涂敷少许微碳润滑脂； c)安放O型圈，绝缘子涂敷密封胶； d)用起重设备吊起分支筒保持水平移动与本体法兰连接，导体完全插入后，用力矩扳手按标准力矩值紧固螺栓，用支撑把直筒撑住并固定好； e)按上述方法依次连接各间隔分支母线。,现场安装,现场安装,6）套管连接 套管连接见图3，装配步骤如下： a)拆下套管和分支五通壳体的运输保护盖板； b)清理套管法兰、导电杆及套管内部，清理分支五通壳体法兰、导体及其内部，并在梅花触头的导电部位涂敷少许微碳润滑脂； c)用起吊设备吊起套管,并使套管吊至一合适角度，使之与分支壳体具有相应的合适位置； d)安放密封圈，涂敷密封胶； e)将导电杆插入梅花触头，确认导电杆与导向杆均已插接好； f)用力矩扳手按标准力矩值紧固螺栓。,现场安装,现场安装,7）PT的安装 由于运输和试验的要求，间隔上的倒立PT需在现场安装。具体步骤如下： a)确认安装方向，用起重工具将PT在低处翻转过来，并将其吊起； b)将PT及本体连接面包装盖板打开，将PT盆式绝缘子、导体、屏蔽罩内清理干净； c)在梅花触头上涂敷少许微碳润滑脂； d)将PT缓缓落下，确认三相导体均插入梅花触头内，将PT落于本体上； e)按标准紧固力矩紧固螺栓。 正立PT/LA的安装参照以上方法。,现场安装,8）主回路电阻测量 为缩短工期及避免返工，主回路电阻测量可在上述安装过程中分段穿插进行，测量方法采用直流降压法。 9）更换吸附剂 吸附剂为密封包装的分子筛型吸附剂，如果放置不当而吸潮，在使用前必须经350400焙烧活化2h，吸附剂在取出到封入产品并开始抽真空的时间间隔不能超过2h。 具体步骤参见水分处理工艺。 10）抽真空、充SF6气体 具体操作步骤及注意事项参见126kVGIS安装使用说明书。,现场安装,11）二次配线现场二次配线作业包括以下几部分： 间隔间环网联锁线； 密控器接线； PT接线； 验电器信号接线； 带有侧分支间隔的机构接线。具体操作步骤及注意事项如下：a)现场使用控制电缆其外露部分加装包塑金属软管；垂直悬挂部分用尼龙扎带或管夹固定牢靠，以免线端受机械应力；b)现场走线须做到布置合理、美观；,现场安装,c)控制电缆的安装与电缆头处理参见二次配线作业指导书；d)验电器线的屏蔽层不可与主线接触，以免误发信号。6.2.12接地排安装 12）现场接地排安装包括以下几部分： 主母线间短接排安装; 接地开关接地排的连接与恢复（测电阻时拆卸）； PT、LA与底架、地面主接地系统间接地排连接； 各间隔底架与地面主接地系统接地引线的连接。 安装时应注意铝质壳体间的接地排连接其接触面应使用防氧化导电脂处理，即在安装接触面上涂抹适量的导电脂然后再用螺栓进行压接固定。,现场安装,13）现场检查与调试 GIS安装后，必须经过严格的检查与试验，确认安装正确、可靠后，才能投运。检验项目：,a)外观检查； b)接线检查； c)绝缘电阻测定； d)分合闸操作和机械特性试验； e)主回路电阻测定； f)SF6气体泄漏检查； g)SF6密度继电器报警、闭锁试验；,h)SF6气体含水量测量； i)联锁试验；j)CT试验；k)PT试验；l)LA试验；m)主回路工频耐压试验；n)控制回路工频耐压试验；o)最终检查 。,现场安装,谢谢观赏！,
