芦家峪GIS结构及三维仿真(1)

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”（GasInsulatedSwitchgear)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110kVGIS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2×63MVA，本期2×20MVA，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。备用备用备用主通风机房Ⅰ回提升机房Ⅰ回井下局扇Ⅰ回井下电缆3回井下电缆1回1#站用变发电机备用备用备用备用备用备用备用备用备用备用2#电容器备用备用备用备用备用备用备用备用备用井下电缆4回井下电缆2回备用井下局扇2回提升机房Ⅱ回主通风机房Ⅱ回抽放泵站Ⅱ回压风机房Ⅱ回污水处理Ⅱ回箱变Ⅱ回箱变Ⅰ回污水处理Ⅰ回备用压风机房Ⅰ回抽放泵站Ⅰ回1#消弧线圈1#电容器备用备用2#站用变2#消弧线圈第三部分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252kVGIS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。1材质铝合金2外壳破坏压力铸铝和铝合金：5倍的设计压力，焊接铝外壳：3倍的设计压力3温升试验电流A1.1Ie可以接触部位K≤30可能接触部位K≤40不可接触部位K≤654外壳耐烧穿的能力电流kA额定短路电流时间s0.5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500μV，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：－40℃～＋40℃•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126kVGIS设备结构钢壳体126kVGIS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220kVGIS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。126kVGIS设备结构断路器126kVGIS设备结构断路器126kVGIS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。126kVGIS设备结构断路器126kVGIS设备结构断路器126kVGIS设备结构断路器•绝缘拉杆绝缘拉杆底端（三相拐臂及大轴）126kVGIS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。126kVGIS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。126kVGIS设备结构断路器126kVGIS设备结构断路器_灭弧室126kVGIS设备结构断路器_灭弧室动作灭弧室静侧灭弧室动侧126kVGIS设备结构断路器_灭弧室弹簧储能机构箱与行程调节126kVGIS设备结构断路器合闸弹簧及储能电机（分合速度调节）126kVGIS设备结构断路器分合闸线圈与时间调节126kVGIS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。126kVGIS设备结构母线126kVGIS设备结构母线126kVGIS设备结构母线126kVGIS设备结构母线126kVGIS设备结构母线126kVGIS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。126kVGIS设备结构隔离开关