1、华北电力大学华北电力大学 第三章第三章 GISGIS设备的结构设备的结构 CT电流互感器电流互感器 BUS母线母线 ES/FES检修检修/故障关合接地开关故障关合接地开关 DS隔离开关隔离开关 CB断路器断路器 VT 电压互感器电压互感器 LA避雷器避雷器 LCP 就地控制柜就地控制柜 终端元件终端元件 SF6 air Bsg CSE电缆终端电缆终端 SF6 oil Bsg GISGIS设备基本结构及原理设备基本结构及原理 组组成成元元件件 1 断路器断路器 布置方式布置方式 立式立式 卧式卧式 高压断路器是电力系高压断路器是电力系统最重要的电气设备之一，统最重要的电气设备之一，其工作最为繁重
2、，地位最其工作最为繁重，地位最为关键，结构最为复杂，为关键，结构最为复杂，种类也繁多。高压断路器种类也繁多。高压断路器的主要任务：不但要求其的主要任务：不但要求其在正常负荷条件下有足够在正常负荷条件下有足够的接通和开断负荷电流的的接通和开断负荷电流的能力，而且要求在最困难能力，而且要求在最困难的短路条件下，对短路电的短路条件下，对短路电流有足够的遮断能力。流有足够的遮断能力。运行中的运行中的ZF10-126 高压断路器接高压断路器接通和开断的对象通和开断的对象有：有：发电机与变压器发电机与变压器 输、配电线路输、配电线路 电容器、电容器电容器、电容器组组 空载变压器和高空载变压器和高压电动机压
3、电动机 开断近区故障开断近区故障 开断失步故障开断失步故障 开断发展性故障开断发展性故障 ZF16-252单间隔外型单间隔外型 断路器外形及内断路器外形及内部结构分别如图，灭部结构分别如图，灭弧室由支撑绝缘台固弧室由支撑绝缘台固定在传动箱上定在传动箱上,动触头动触头和静触头是通过连接和静触头是通过连接绝缘台连接在一块绝缘台连接在一块.并并通过绝缘拉杆与通过绝缘拉杆与ABB液压弹簧机构相连接。液压弹簧机构相连接。壳体内充有壳体内充有0.6Mpa的的SF6气体。气体。断路器结构断路器结构 126kVGIS（分箱共箱）断路器的三极（分箱共箱）断路器的三极灭弧室呈直线分布在金属壳体内灭弧室呈直线分布在
4、金属壳体内,采用“热膨采用“热膨胀胀+助吹”的自能式灭弧原理，开断能力强，助吹”的自能式灭弧原理，开断能力强，燃弧时间短，全开断时间燃弧时间短，全开断时间3周波，电寿命长，周波，电寿命长，满容量开断满容量开断20次，结构简单，性能可靠；自次，结构简单，性能可靠；自能式灭弧方式比传统的压气式灭弧方式所需能式灭弧方式比传统的压气式灭弧方式所需的操作功要小，从而降低灭弧室中各元器件的操作功要小，从而降低灭弧室中各元器件因撞击所造成的损伤，断路器的机械寿命大因撞击所造成的损伤，断路器的机械寿命大大提高，高达大提高，高达10000次以上。次以上。断路器导电回路采用断路器导电回路采用自力型触指，依靠材自力
5、型触指，依靠材料自身弹力保证其对料自身弹力保证其对导电元件压紧力。导电元件压紧力。自力型触指自力型触指 断路器配用断路器配用国内运行时间最长国内运行时间最长的的CT26CT26型弹簧操动机构，可型弹簧操动机构，可靠性高，维护工作量小，机械寿命达靠性高，维护工作量小，机械寿命达1000010000次以上，目前，次以上，目前，CT26CT26型弹簧机构在全国各地运行的有型弹簧机构在全国各地运行的有80008000多台。多台。分合闸弹簧直分合闸弹簧直接从日本接从日本NHK公司采购，轴承全部从瑞典公司采购，轴承全部从瑞典SKF公司或日本公司或日本IKO公司直接采购，疲劳强度安全系数高，机械性能稳定。公
6、司直接采购，疲劳强度安全系数高，机械性能稳定。126126灭弧室内部结构图灭弧室内部结构图 灭弧室为单压式变开距双喷结构，它是由静触头和动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。触头，压气缸，活塞以及其它部件组成。在合闸位置，电流从静触头侧梅花触头经静触头座、在合闸位置，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。侧梅花触头。单断口断路器本体示意图单断口断路器本体示意图 灭弧室内部结构图灭弧室内部结构图 六氟化硫断路器六氟化硫断路器 该产品该产品CBC
7、B为卧式双断口，为卧式双断口，有并联电容器有并联电容器,可带合闸电可带合闸电阻或不装合闸电阻，水平或阻或不装合闸电阻，水平或垂直出线。以垂直出线。以SF6SF6作为灭弧作为灭弧介质，采用压气式灭弧结构，介质，采用压气式灭弧结构，配以合理的喷口形状和合理配以合理的喷口形状和合理的电场设计，喷口上游区结的电场设计，喷口上游区结构独特，有效利用了触头堵构独特，有效利用了触头堵塞效应，从而具有开断塞效应，从而具有开断67kA67kA短路电流的能力及失步开断、短路电流的能力及失步开断、近区故障开断等特殊开断的近区故障开断等特殊开断的能力，且开断容性电流时不能力，且开断容性电流时不会产生重燃和重击穿，开断
8、会产生重燃和重击穿，开断感性电流时不会产生过高的感性电流时不会产生过高的过电压。过电压。罐式六氟化硫断路器罐式六氟化硫断路器 1、优良的开断能力优良的开断能力 2、自力型触头的应用自力型触头的应用 3、优良的导电回路设优良的导电回路设 计计 4、结构简单结构简单 5、比较长的电寿命比较长的电寿命 6、便于检修便于检修 断路器灭弧过程断路器灭弧过程 灭弧原理灭弧原理 喷口上游区结构独特，有效利用触头的堵塞效应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断后气体密度恢复特性 小径缓冲气缸的应用，
9、利用电弧的解析技术，实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）现缓冲气缸的最佳化（有效利用电弧能源）采用重量轻和高强度的绝缘拉杆采用重量轻和高强度的绝缘拉杆 高可靠性，功率大的操动机构的应用高可靠性，功率大的操动机构的应用 开断容性电流时不会产生重燃和冲击穿开断容性电流时不会产生重燃和冲击穿 开断感性电流时不会产生过高的过电压开断感性电流时不会产生过高的过电压 220KV断路器特点断路器特点 550KV断路器特点断路器特点 采用卧式结构采用卧式结构 高可靠性，操动机构功率大。弹簧储能，液压传动高可靠性，操动机构功率大。弹簧储能，液压传动 双断口、断口间带
10、并联电容双断口、断口间带并联电容 63kA 的开断能力的开断能力 SF6作为灭弧介质，采用压气式灭弧结构作为灭弧介质，采用压气式灭弧结构 增设微粒陷阱增设微粒陷阱 喷口上游区结构独特，有效利用触头的堵塞效应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）缸的最佳化（有效利用电弧能源）采用重量轻和高强度的绝缘拉杆采用重量轻和高强度的绝缘拉杆 开断容
11、性电流时不会产生重燃和冲击穿开断容性电流时不会产生重燃和冲击穿 开断感性电流时不会产生过高的过电压开断感性电流时不会产生过高的过电压 断路器导电回路采用断路器导电回路采用独特的独特的整体自力型触头，无触头弹簧整体自力型触头，无触头弹簧，依靠材料自身弹力保证其对导电依靠材料自身弹力保证其对导电元件压紧力元件压紧力，电接触稳定可靠，电接触稳定可靠。弧触头采用整体烧结的铜钨触头，弧触头采用整体烧结的铜钨触头，灭弧室内零部件做到了最少程度，灭弧室内零部件做到了最少程度，因此工作特性稳定可靠。因此工作特性稳定可靠。母线及母线及隔离开关等元件的导电的连接采隔离开关等元件的导电的连接采用梅花触头或表带型触指
12、结构，用梅花触头或表带型触指结构，技术性能成熟稳定。技术性能成熟稳定。550KV断路器特点断路器特点 550KV断路器特点断路器特点 盆式绝缘子、绝缘筒、绝缘拉杆、绝缘台等为自制件。每件制品都要进行工频耐压和局放试验，局放量低于IEC标准要求。冷翻边冷翻边相贯线相贯线 GIS的金属壳体（圆筒）采用冷翻边工艺，使垂直相交二筒的焊缝不在相贯线上，改善了内部电场的分布。550KV断路器特点断路器特点 开断电流已经达到开断电流已经达到67kA、关合电流可达、关合电流可达171kA 2006年年12月在房山现场成功切合空载长线月在房山现场成功切合空载长线280公里的试验。公里的试验。完成切合电抗器完成切
13、合电抗器200A试验。试验。2006年年6月完成切合容性电流月完成切合容性电流1080A试验。试验。2007年年5月完成短路开断电流直流分量时间衰减常数为月完成短路开断电流直流分量时间衰减常数为 120ms的试验。的试验。断路器具有高的通流能力，额定电流达到断路器具有高的通流能力，额定电流达到5000A。加大罐体，增加裕度。增加粒子捕捉器，使得异物落入后加大罐体，增加裕度。增加粒子捕捉器，使得异物落入后就被锁定，不对电气性能产生影响。就被锁定，不对电气性能产生影响。1、对有害气体分解物的吸附量计算、对有害气体分解物的吸附量计算 AVWqgsiBWWWWC2、对水分的吸附量计算、对水分的吸附量计
14、算 6018()146gSFWXX W实际中一般取实际中一般取SF6气体重量的气体重量的10%加入吸附剂加入吸附剂 吸附剂用量计算吸附剂用量计算 2 断路器操作机构动作原理断路器操作机构动作原理 GIS的操作机构是断路器台闸、分闸的动力。的操作机构是断路器台闸、分闸的动力。氮气贮能用氮气贮能用液压油液压油 操作的机构操作的机构 立式立式 卧式卧式 GIS 操作机构操作机构 弹簧贮能用弹簧贮能用液压油液压油 操作的机构操作的机构 液压机构（液压机构（CYA3CYA3-)液压机构的优点液压机构的优点 模块设计 结构简单紧凑，零件量少，通用性强，性能可靠且便于检查 液压集成回路 无外部油管，损耗小，
15、传动效率高，泄漏量极低 优质碟黄储能器 系统压力稳定，应力松弛小，寿命长，可靠性高 液压机构的优点液压机构的优点 优良的液压缓冲系统和调速系统 操作平稳，无返跳，噪音低，易与不同的断路器匹配 液压系统的在线监测 随时了解储能状态，保证可靠操作 采用两级换向系统 反应迅速，分合闸时间短 采用液压闭锁系统 分合闸位置可靠闭锁，防止误操作 液压系统自动润滑系统 避免开关拒动 油量少，传输通道短 传输效率高 氮气贮能用液压油操作的机构 活塞上表面有活塞杆，占活塞上表面有活塞杆，占有一定的面积，因此活塞下表有一定的面积，因此活塞下表面的面积，大于活塞上表面的面的面积，大于活塞上表面的面积。若活塞上下两表
16、面的压面积。若活塞上下两表面的压强相同，则活塞下表面压力大强相同，则活塞下表面压力大于上表面的压力，驱使活塞向于上表面的压力，驱使活塞向上运动。只有当活塞下表面的上运动。只有当活塞下表面的压力小于上表面时活塞才能压力小于上表面时活塞才能由上向下运动。由上向下运动。断路器配断路器配CQ6CQ6气动机构原理图气动机构原理图 分闸操作依靠储气罐中分闸操作依靠储气罐中1.5MPa1.5MPa的压缩空气进行。分的压缩空气进行。分闸的同时给合闸弹簧储能，为合闸操作作准备。合闸操闸的同时给合闸弹簧储能，为合闸操作作准备。合闸操作时合闸弹簧被释放，使断路器合闸。作时合闸弹簧被释放，使断路器合闸。断路器闭锁装置动作原理断路器闭锁装置动作原理 闭锁装置活塞的左边为常高压油，右边为低压油和弹闭锁装置活塞的左边为常高压油，右边为低压油和弹簧，其压力为弹簧的压力与低压油压力之和。合闸运行时，簧，其压力为弹簧的压力与低压油压力之和。合闸运行时，闭锁装置活塞左边的压力为常高压，其压力高于活塞右边的闭锁装置活塞左边的压力为常高压，其压力高于活塞右边的压力。活塞杆与闭锁孔离开。此时断路器可以自由操作。当压力。活塞杆与闭
