摘要：某新建发电厂一期建设2台2×480MW级燃气－蒸汽联合循环供热M701F4型燃气机，采用发变组单元接线，发电机出口装设断路器。升压站采用户外式GIS组合电器开关，主接线由电厂至滨海和沥绍4回路出线，两组发变组及备用变，以及母联开关，电压互感器，接地刀闸等组成220kV双母线(Ⅰ母、Ⅱ母)接线，电能通过220kV升压站内（GIS）组合电器开关装置，直接输送到电网，通过我厂实践主要阐述在发电厂对GIS组合电器开关的应用和设备维护介绍。 关键词：GIS组合电器开关 原理 优势 维护
GIS（Gas Insulated Substation）是气体绝缘变电站的英文名字简称。分为户外式和户内式，在气体绝缘变电站中，大部分的电气设备都是被直接或间接密封在金属管道和套管所组成的管道树中，从外部看不到任何开关、线路和接线端子。管道树的内部全部采用SF6气体作为绝缘介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中。它是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置。现在新建，扩建的电站升压站及变电站对配电开关的可靠性，安全性，经济性要求越来越高。 在设计升压站时做到布局合理，工程空间占地少，设备绿环保，工程质量优，节省成本以及保证设备长周期健康运行，降低运维成本、（GIS）气体绝缘全封闭组合电器是最优的选择，新建工程的应用，通过认识和了解其优缺点，以及如何做好日常的维护。
1.
概述
绍兴江滨热电一期建设2台2×480MW级燃气－蒸汽联合循环供热M701F4型燃气机，采用发变组单元接线，发电机出口装设断路器,升压站采用户外式GIS组合电器开关(ELK-14 六氟化硫气体绝缘金属封闭开关设备)。主接线由电厂至滨海和沥绍4回路出线，两组发变单元组及启备用变，以及母联开关，正，副母电压互感器，接地刀闸等组成220kV双母线(Ⅰ母、Ⅱ母)接线，9个回路组成。系统紧凑，占地面积小，投资少，相对于传统的户外式常规配电装置，提高了设备的寿命，降低了操作导致的意外风险，延长了维护周期。
1.
GIS电蒸汽发生器蒸箱组合开关电器应用及原理
GIS（gas insulated substation）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。里面充入的高压SF6气体，起着绝缘和灭弧的作用，间隔用盆式绝缘子将六氟化硫气体分为若干个隔室。每间隔设备分为断路器隔室、隔离开关接地开关组合隔室、主母线隔室及套管隔室、电压互感器隔室等，为了准确监测六氟化硫气体密度，每个隔室均装有六氟化硫气体密度继电器，并直接和罐体相连。GIS外壳由耐腐蚀的铝合金制成。由于铝合金重量轻的特性，建造的地基无需特殊承重要求。ELK-14 GIS由许多不同的模块组成。这些模块均有相同尺寸的连接法兰，通过螺栓连接。每相断路器均有独立的自动压气灭弧室，灭弧室的气缸由两个气室组成:一个是自动压力室，另一个是压缩室。当开断正常工作电流时,SF 6 气体被压进压缩室,使其压力升高，当弧触头分离时压缩室中的气体喷出,在电流过零时将电弧熄灭。当开断短路电流时,利用电弧的堵塞效应加热自动压力室中的SF 6 气体,使其压力升高，产生足够的熄弧能量。此时也无需让操作机构提供更多的能量。每相断路器都由独立的BLK222型电机储能的弹簧操作机构操作。操作机构经一个拉杆系统与灭弧室相连。断路器由装有合闸弹簧的操作机构合闸。合闸时，和断路器操作机构相连
的分闸弹簧通过拉杆系统被储能。操作机构上的分闸掣子使断路器保持在合闸位置。断路器分闸只需释放分闸掣子。
图一
1.
组合高压开关电器的应用及发展
GIS设备自20世纪60年代实用化以来，已广泛应用于我国电力，工业等配电领域。GIS不仅
在高压、超高压领域被广泛应用，而且在特高压领域也被使用。不管是新建常规发电站还是核电站升压站，为了提高经济性和可靠性，都选用GIS组合电器，我国通过技术引进，消化吸收，目前已掌握500千伏GIS的设计制造运行技术。自主研发的1000千伏GIS（包括核心部件灭弧室和操动机构）将完全自主设计制造。GIS具有占地少，运行可靠性高，抗污秽及抗震能力强等特点，但其价格昂贵， AIS比GIS价格便宜，占地面积很大且带电部分外露较多，限制了在变电站面积狭小且环境条件恶劣的地方应用GIS制造技术在不断进步和发展，40多年来，各GIS生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标，在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究、开发，现在有一种小型化电器开关母线是外露，SF6气室不包括母线设备的HGIS，接线清晰、但是环境和抗污秽降低，容易引起方电和闪络，安全性相比较GIS低。随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，环境适应性好，并且使结构大大简化，运行可靠性大大提高，维护周期变长，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。随着技术和装备制造业的发展，其优越性更加明显，在各配电装置中适应性更突出。
高压开关设备按其绝缘可分为三种类型:(1)空气绝缘的敞开式开关设备(AIS);(2)气体绝缘金
属封闭开关设备(GIS);(3)混合技术开关设备(MTS)。MTS是继AIS和GIS之后出现的特别适用于超高压和特高压的开关设备。恐龙模型仿真
伏秒特性的绘制方法和含义AIS以优化投资成本为特征:GIS以最小的空间需求为特征;MTS则以可靠性极高的单线布置为特征。混合技术开关设备(Mixed TechnologiesSwitchgear-MTS)是基于敞开式开关设备组合及气体绝缘金属封闭开关设备组合的组合式开关设备。MTS可分两类:一类为敞开式组合电器;另一类为H-GIS(Hybrid Gas Insulated Switchgear)即复合式GIS。敞开式组合电器是以敞开式元件组合形成的开关设备,基本型号为ZCW。复合式GIS(H-GIS)是三相空气绝缘且不带母线的单相GIS。基本型号为ZHW。国内将H-GIS亦称为准GIS,简化GIS等。
空气绝缘的敞开式开关设备(AIS)以瓷套作为设备外壳及外绝缘,优化了投资成本。但占地面积大旦因设备外露部件多,易受气候环境条件的影响,不利于系统的安全及可靠运行。而GIS H-GIS在减少占地面积方面具有明显的优势,而且GIS H-GIS的功能元件封闭在气体绝缘壳体内,因而抵御外界环境影响能力较强。GIS是属于可靠性高、兔(少)维护的开关设备,它占地面积最小,但由于配置大量的金属封闭母线,使得造价昂贵,而H-GIS的造价介于AIS和GIS之间。
相对GIS,H-GIS(或MTS)只将一相断路器、隔离/接地开关、CT等集成为一组模块,整体封闭于充有绝缘气体的容器内,而对发生事故机率极低的母线,则采用常规方式(敞开式)进行布置,也就是说,H-GIS(或MI别是一种不带充气母线的相间空气绝缘的单相GIS,因而,使得现场结构清晰、简洁、紧凑、安装和维护方便、运行可靠性高。相对AIS,MTS将隔离开关和接地开关封闭在充气的壳体内,这样就避免了户外隔离开关经常出现的瓷瓶断裂、操作失灵、导电回路过热、腐蚀等4大问题。又由于隔离开关与接地开关合一简化了结构,大大缩小了尺寸。这种三工位隔离开关与接地开关,不存在常规隔离开关与接地开关间各种可能的误操作,因此可省略他们之间的电气操作联锁,使运行的可靠性大大提高。
1.
GIS组合电器开关的优缺点：
GIS全封闭组合电器优点：(1)结构小型化：大幅度缩小变电站的容积，节省了用地空间，具有占地面积小，体积小、重量轻、原件全部密封不收环境干扰。（2）可靠性高，采用性能卓越的气体作绝缘和灭弧介质，操作机构无油化，实现变电靠性。此外还具有优良的抗地震能力。(3)安全性好，带电部分密封于接地的金属壳内，因而无触电危险；优越的开断
水泥砖制砖机性能，断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的，混合结构），充分利用了电弧自身的能量，SF6气体为惰性气体，所以无火灾危险，在户外空气流动性好，不容易造成伤害。(4)杜绝了对外部的不利影响，因带电部分全封闭在金属壳体内，对电磁和静电实现屏蔽，GIS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗，蛋黄机构的采用，使得操作噪音很低。(5)安装周期短，由于结构小型化，可以在制造厂实现整机装配，试验合格后，以单元或整个间隔的形式运达现场，因此可以缩短现场安装的工期。(6)维护方便，故障率低，日常工作量小。
GIS组合电器劣势： GIS组合电器运行对环境要求较高，以及防止SF6气体中毒，这是因为元件密集度高。气室置换，室内洁净度要求高，检修工艺水平更高。其次，受外部环境影响，由于在室外，空气的洁净度，以及周围是否有重污染源，以及极端天气，酸雨腐蚀，极大温差等都会影响到其设备连接处密封，导致密封胶老化，可能泄露。
脚踏式封口机1.
GIS组合电器开关的运行管理维护。多功能蒸汽电熨刷
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对于户外式电气开关设备日常维护和管理，主要是保证开关设备在良好的状态下正常运行和针对发生故障的处理，以及根据设备维护周期制定的检查和维修。从设备运行数据看，绍兴电厂升压站从2011年倒送电投运到2021年11月运行。2U37线路PT端盖气室泄露一次，2U38线路PT端盖气室泄露两次，2Q01线路PT端盖气室SF6密度计端部泄露一次，都是由于长时间户外环境和温度影响，导致密封胶老化，又气泡。差不多十年时间，开关几乎没有无重大故障，其安全可靠性优势显著。
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