GIS各部件的结构和功能详解

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：断路器是GIS中最重要的设备之一，作用如下：1）控制作用。GIS中断路器均采用落地罐式断路器，结构紧凑、重心低，较瓷柱式断路器抗振性能强；罐式断路器内置电流互感器，无保护死区，可靠性提高。伸缩节的作用是调节GIS各部件间存在的伸缩或变形，主要包括设备制造误差和组装误差、壳体冷热变形、地基因地震等原因积累的沉降不均现象等。

断路器是GIS中最重要的设备之一，作用如下：

1）控制作用。根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备以及部分或全部线路投入或退出运行。

2）保护作用。当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。

GIS中断路器均采用落地罐式断路器，结构紧凑、重心低，较瓷柱式断路器抗振性能强；罐式断路器内置电流互感器，无保护死区，可靠性提高。目前，高压断路器朝着大容量双动自能灭弧结构发展。我国自主研发的1100kV交流特高压断路器结构参见第8章特高压断路器图（见图8-22）。

特高压断路器区别于超高压及以下等级断路器，具有如下特点：

1）灭弧室内增设了分闸电阻，抑制操作过电压，增加电阻开断方式，并且分闸电阻与合闸电阻为共用电阻。

2）断路器为双断口结构，采用两套液压机构分别操动主断口和电阻断口。特高压断路器参数如下：额定短路开断电流为50kA，额定关合短路电流峰值为135kA，失步开断电流为12.5kA，直流分量衰减时间为常数120ms，开断时间≤50ms，合闸电阻值为600Ω，阻抗误差范围为-10%～0，提前投入时间为8～10ms。对于并联电容器，每个电容器电容量为1080pF，每极电容器电容量为540pF，额定电压为880kV，并联电容器工频耐压值为1760kV。

GIS中隔离开关和接地开关也采用封闭式结构，隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。隔离开关设计时，为了抑制隔离开关操作过程重击穿产生的陡波过电压，1100kV GIS隔离开关中安装分、合时串入的投切电阻，以降低GIS中VFTO的水平，减小VFTO对电气设备的威胁。图10-12给出了1100kV罐式隔离开关和接地开关的外形和结构图。

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图10-12 1100kV罐式隔离开关和接地开关的外形和结构图

1—外壳 2—盆式绝缘子 3—分合闸电阻 4—动触头屏蔽罩 5—动触头 6—静触头 7—静触头屏蔽罩 8—接地开关

接地开关的作用是旁路设备或线路，保证在检修设备和线路时它们是接地的，以确保人身安全。1100kV接地开关采用电动操动机构，快速接地开关采用电动操动机构，在合闸状态具有耐受额定短路电流的能力。

避雷器的作用是保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击，对绝缘配合水平的确定十分重要。金属氧化物避雷器额定电压主要取决于安装地点的工频电压升高，选择合理的避雷器，其残压水平尽可能低，以降低线路的保护水平。GIS罐式避雷器采用金属外壳内充SF₆气体，与瓷外套避雷器相比结构尺寸大幅减小，不存在外绝缘问题，无防污问题。1100kV交流特高压避雷器如图10-13所示。

1100kV母线根据其电流的不同分为铝罐结构和钢罐体结构，为了补偿温度变化对导体形状的影响，母线导体间采用触头连接。特高压套管使用复合套管或者瓷套管，内充有SF₆气体。伸缩节的作用是调节GIS各部件间存在的伸缩或变形，主要包括设备制造误差和组装误差、壳体冷热变形、地基因地震等原因积累的沉降不均现象等。

图10-13 1100kV交流特高压避雷器

a）罐式避雷器 b）瓷柱式避雷器

GIS各部件的结构和功能详解

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