气体绝缘全封闭组合电器()

SF6全封闭组合电器就是把整个变电所的电器设备，除变压器外，全部封闭在一个接地的金属外壳内（见图7-1），壳内充以0.3MPa气压的SF6气体。

SF6全封闭组合电器的优点是：

（1）大大缩小了电器设备的占地面积与空间体积。由于SF6气体有很好的绝缘性能，因此绝缘距离大为缩小。随着电压等级的提高，缩小的倍数越来越大，如表7-1所示。

图7-1 GIS结构原理

1—接地开关；2—母线隔离开关；3—断路器；4—操作机构；5—电流互感器；6—出线隔离开关；7—电缆终端；8—电压互感器；9—高压电缆

表7-1 GIS与敞开式变电站的占地面积与空间体积比较

（2）全封闭组合电器运行安全可靠，维修也很方便，由于全部电器设备封闭于接地外壳之中，减少了自然环境条件对设备的影响，特别适宜用在严重污秽、盐雾地区以及高海拔地区，而且对运行人员的人身安全也大有好处。

（3）SF6断路器的开断性能好，触头烧伤轻微，加上SF6气体绝缘性能稳定，又无氧化问题，因此断路器的检修周期可以大为延长。

（4）安装方便。SF6全封闭组合电器一般是以整体形式或者把它分成若干部分运往现场。因此可大大缩减现场安装的工作量，缩短工程建设周期。

7.1.1.1 SF6封闭式组合电器结构类型

SF6封闭式组合电器（气体绝缘金属封闭开关设备）是将断路器、隔离开关、快速接地开关、电流互感器、避雷器、母线、套管和/或电缆终端等电气元件封闭在接地的金属外壳中，以SF6气体作为绝缘介质，简称GIS，其作用相当于一个开关站。GIS结构式有以下几种：

（1）分相式。主回路分别装在独立的圆孔外壳内，不会发生相间故障；电场较均匀，但外壳消耗材料多，密封面多，体积较大；外壳中感应电流大。

（2）主母线三相共筒式（见图7-2）。仅三相主母线共用一个圆筒外壳，结构简化，尺寸减小，总体布置较方便；分支母线及分支回路中电器设备仍为分相式。

图7-2 三相共筒式母线GIS外观图(220k V)

（3）全三相共筒式。每个元件的三相集中安装在一个圆筒外壳中，环氧浇注件支撑与隔离，外壳数量少，尺寸小，省材料，减小密封环节；外壳电流小；相间电场分布互相有影响，可能导致相间及三相短路故障，电场较为复杂。

（4）复合式。在三相共筒的基础上使元件复合化，在同一个外壳中，同时装几个元件，结构进一步简化，尺寸更小。

7.1.1.2 GIS电器发展概况

1968年国内研究机构与开关制造厂会同用户单位合作研制110k VGIS，并于1976年首次投运成功。1980年我国成功研制第一套220k V单断口GIS。接着国内开关厂相继研制出110k V和220k VGIS产品。从1985年开始，我国三家高压开关厂相继从MG公司、日本三菱公司和日立公司引进了GIS的制造技术。现在110～550k VGIS大量投入电网运行，全部实现国产化。

1）盆式绝缘子

采用真空混料和浇注、压力凝胶和冷却浇注口工艺，生产出110k V、220k V和550k VGIS用的盆式绝缘子，其结构尺寸、机电性能符合引进技术要求。110k V三相共筒式GIS用盆式绝缘子已达到国际标准的技术要求。

2）壳体焊接和壳体翻边

壳体焊接是制造GIS的关键工艺之一，它对整个产品的密封性能及电气性能影响较大。GIS生产中，铝合金壳所占比例很大，其结构复杂，体积小，数量多，环缝长，母材较厚，进行焊接时采用熔化极半自动氩弧焊（MIG）可以满足生产需要。国内在进行熔化极半自动氩弧焊时，解决了焊缝中气孔产生率高、等离子弧焊接铝合金工艺、铝合金用焊丝以及环境对焊接质量的影响和壳体焊前清理等问题。

壳体翻边是GIS壳体制造的又一项关键工艺。冷翻边比热翻边更简便更经济，实施冷翻边工艺是壳体加工的一项先进技术。

3）配套元件

GIS集一次和二次元件为一体，包括多种机械零部件和电气元器件。通常GIS生产厂都需要外购大量的配套件。因此，配套件的质量和水平对GIS的性能至关重要。

（1）氧化锌避雷器。氧化锌避雷器的使用，降低了对GIS绝缘水平的要求，减小了占地面积，对GIS起着重要作用。国内的避雷器制造厂通过技术引进，使国产避雷器性能大大提高。

（2）电压互感器。国产GIS用的电压互感器主要是电磁式的。现在正在研制电子光纤式互感器。

（3）控制元件。GIS生产厂家与有关专业厂共同对电气控制元件进行研制，现已初步解决了国产电气控制元件的一些问题，基本满足了GIS要求。除此之外，其他控制元件如防爆装置、空气阀门、SF6气体阀门等，其性能好，体积小，可靠性高。

随着GIS的不断完善和电力系统发展需要，超高压开关设备选用GIS已成为整个世界的发展趋势。GIS在小型化、提高可靠性及对环境的适应性等方面也在不断地发展。