西门子8DA10型高压开关柜(GIS)系统培训讲义_法学_高等教育_教育专区。西门子8DA10型高压开关柜(GIS)系统培训讲义
GIS结构、原理及操作 GIS结构、原理及操作 第一章 8DA10型高压开关柜功能、 特点 GIS结构、原理及操作 8DA 系列可扩展、固定式安装断路器型开 关柜主要在变电站和配电站中使用，并且可 完成用户变电站的开关任务。这些开关柜额 定电压高达 40.5 kV，额定电流高达 3150 A 。它们适用于 100 kA 的最大允许额定短路电 流和 40 kA 的最大短路分断电流。 GIS结构、原理及操作 8DA 型固定安装断路器型开关柜具有以下特点： ? ? ? ? ? ? ? ? 适合室内安装的金属外壳开关柜，出厂时已组装好，经过型式试验； 采用绝缘介质 SF6 气体； 可安全触摸的电缆连接与互连系统并可连接固体绝缘母线 气 体绝缘母线； 本柜型GIS为单母线结构； 本柜型采用单极金属外壳； 本柜型为免维护高压开关柜； 采用逻辑机械联锁的完整开关柜联锁系统； 气密性一次外壳，不受污物、湿气和小动物等环境因素的影响； GIS结构、原理及操作 ? 具有较高的人员安全性； ? 具有较高的设备安全性。 GIS结构、原理及操作 第二章 8DA10型开关柜原理及柜体结构 GIS结构、原理及操作 GIS结构、原理及操作 ? 上图为： 8DA10（3极）断路器柜和开关柜极柱 ① ② ③ ④ ⑤ ⑦ ⑨ 低压室（标准高度： 850/1200 mm） SIPROTEC 保护继电器（选件） 用于三位置隔离开关的控制与指示板，带有断路器位置指示器 用于馈线气体室的气体压力指示器 (B0) 气体灌充阀 电缆隔室 框架 ⑥真空断路器的控制与指示板 ⑧用于电压检测系统的插孔 ⑩ 母线 ? 母线外壳 ? 上套管? 断路器外壳 ? 三位置隔离开关 ? 真空灭弧室 ? 电流互感器 ? 下套管 ? 开关柜连接外壳 GIS结构、原理及操作 8DA10型开关柜为单母线三极开关柜，其结构大致可分 为： （1）高压断路器柜； （2）高压断路器； （3）三位置隔离开关； （4）电流互感器； （5）电压互感器； （6）气室。 下面将就上述几部分组成的功能、特性进行简要介绍。 GIS结构、原理及操作 2.1 断路器柜 2.1.1 功能 断路器柜是 8DA 系列开关柜的基本柜型。具有“进 线”和“出线”功能。它可携载或分断所有额定母线及 馈线电流以及相应铭牌上标出的短路电流。 2.1.2 框架 开关柜极柱和开关柜前端的支撑件，形成电缆连接隔室。 2.1.3 低压室 ① 用于安放保护、控制、测量和计量装置； GIS结构、原理及操作 ② 带有断路器的插入式电缆以及位于C形导轨上、 用于进线和出线电缆（如母线）的三位置隔离开 关操作机构； ③ 可将各个装置安装在门内或低压室内的安装板上 2.1.4 开关柜极柱 ① 极柱是前后布置的。 ② 一个开关柜极柱包含一个垂直安排的外壳， 内有一个真空灭弧室。 GIS结构、原理及操作 单极极柱横截面 1 2 3 4 5 6 1 7 2 8 9 10 11 1 2 3 4 干燥剂 铸铝腔体 母线 气密衬套 安全隔膜 线 kA 电流互感器 容性耦合电极 极柱支撑板 柜体连接件 内锥式插接件 外壳 12 13 40 kA 31,5 kA GIS结构、原理及操作 ③ 内部带有三位置隔离开关的母线外壳在开关柜极 柱的上方水平布置。 2.2 高压断路器 真空断路器是开关柜不可分割的一部分，它由以下部 件组成：带储能弹簧结构和控制部件的操作结构；用于触 头操作的分断杆；3 个带真空泡的开关柜极柱。 真空断路器与高压开关柜之间具有机械联锁装置，断 路器和三位置隔离开关以机械方式进行联锁。 GIS结构、原理及操作 机械联锁可防止在三位置隔离开关没有处于确定的 末端位置（合闸/分闸）时断路器被合闸。而且，机械 联锁还可防止在断路器合闸后三位置隔离开关被操作 。 安装在极柱内的真空灭弧室 GIS结构、原理及操作 套管 顶部法兰 灭弧室支撑件 真空灭弧室 电流互感器 GIS结构、原理及操作 2.3 操作机构箱 ? 操作机构箱通过一个可拆卸的前板进行封闭。 前板上有 用于控制部件与指示器的开孔。操作机构箱可容纳操作断 路器所需的所有部件。 ? 断路器可通过电气方式进行合闸，或使用 ON 按钮以机 械方式进行合闸。 操作动力通过一个操作连杆机构被传 输到真空灭弧室。 合闸弹簧在合闸之后立即由电机进行 重新储能。如果电机电源出现故障，则可手动将合闸弹簧 进行储能。 为此，在可拆卸前板上提供了一个用于从后 面连接手动曲柄的开孔。 弹簧储能状况可从指示器上读 出。 GIS结构、原理及操作 ① 辅助触头 S1 ② ON 按钮 ③ 合闸线圈 ④ 分励脱扣器 ⑤ OFF 按钮 ⑥ 断路器的操作轴 ⑦ 分闸弹簧 ⑧ 操作计数器 ⑨ 断路器的位置指示器 ⑩“合闸弹簧储能/未储能 ”指示器 GIS结构、原理及操作 上图为不带前板的断路器操作机构箱 （11）辅助触头 （12）合闸弹簧 （13）带手动曲柄联结器 的机构 （14）铭牌 ? 按下断路器面板上的ON 按钮，断路器即合闸。通过真空灭弧室外的 操作杆，操作传递到真空灭弧室。之后，马达立即将弹簧储能。 ? 如果马达的供电有问题，该弹簧可以通过手柄手动储能。为了手动储 能，面板上有一个孔，储能手柄可通过该孔和齿轮机构啮合。弹簧的 储能状态可由指示器读出。 ? 操作机构箱由一个可移开的盖板封闭，盖板上有为控制元件和指示器 开的孔。 GIS结构、原理及操作 ① ON按钮（机械）：当有马 达操作的隔离和接地开关 室，改按钮被锁上 ②OFF按钮 ③锁定装置（挂锁） ④操作循环计数器 ⑤断路器“合/分”位置指示 断路器面板 ⑥“弹簧已储能”和“弹簧 已储能”指示器 ⑦手柄（为断路器合闸弹簧 储能）开孔的盖子 GIS结构、原理及操作 2.4 三位置隔离开关 三位置隔离开关将隔离开关和接地开关的功能组合在一起， 它仅用于无负载的操作。 ① 静触头，“合闸”位置 ② 母线外壳 ③ 母线 ④ 母线支撑件 ⑤ 静触头，“准备接地”位 置 ⑥ 套管 ⑦ 动触头，“准备接地”位 置 带母线和套管的三位置隔离开关 ⑧ 处于“合闸”位置的动触 头 ⑨ 处于“分闸”位置的动触 头 GIS结构、原理及操作 2.4.1三位置开关的操作 ①隔离开关“合/分”的开关 位置指示 ②机械操作接地开关的孔 ③机械操作隔离开关的孔 ④选择钥匙的孔 ⑤“分/准备接地”的开关位 置指示 ⑥断路器的开关位置指示 GIS结构、原理及操作 ? 没有马达操作机构时，手动操作隔离或接地都要用双凸钥 匙来预选。只有相关的操作被允许时，预选才是可能的。 ? 三位置开关的操作杆是不同的设计，并且用颜色来区分， 如下所述： 隔离开关操作杆：经钝化处理，黄色，凸头在右边，钥 齿在上部 接地开关操作杆：红色，凸头在右边，钥齿在左边 紧急操作杆（两种功能都有）：经钝化处理，黄色，没 有凸头，槽的位置标出 GIS结构、原理及操作 ①钥齿 ②凸头 ③隔离开关操作杆 ④接地开关操作杆 ⑤紧急操作杆 GIS结构、原理及操作 2.4.2 三位置开关操作的注意事项 ? 1）手动合隔离开关时机械联锁可防止三位置开关带负荷 操作。 ? 2）带负荷接地会损坏三位置开关。 ? 3）只有断路器合入后，接地过程才结束。 ? 4）在装有马达操作三位置开关的开关柜中，如果马达电 源出现故障，三位置开关在非特定的位置，必须用紧 急操作杆手动操作三位置开关。 ? 5）紧急操作杆没有停止位置。操作超过了停止位置会损 坏三位置开关。 ? 6）操作紧急操作杆时一定要一次操作到位，严禁来回搬动，以防止 误操作。 GIS结构、原理及操作 2.4.2 三位置开关操作的注意事项 7）馈线接地请遵守五项安全守则： 与开关柜绝缘。 确保不会重合闸。 检查供电侧的安全绝缘。 接地和短路。 覆盖或隔离附近的带电体。 ? 8）要确保断路器不会打开应： 向上拉锁定装置 装上挂锁 ? 9）解除接地时应： 取下挂锁 锁定装置的杆自动向下回位 操作断路器到“分开”位置 操作接地开关到“分开”位置 ? GIS结构、原理及操作 2.4.3 母线接地开关操作时的注意事项 ? ? ? ? ? ? ? ? （1）合上时应注意： ① 绝不可带负荷操作母线可靠接地开关，这会损坏接地开关。 ② 遵守五项安全守则 ③ 隔离所有开关柜的进线）分开时应注意： ① 打开过程中要避免接地开关停在中间位置，因为逆转是不可 能的。 ② 完成整个分开的操作。 ③ 不可用强力。（力矩大约是140Nm） GIS结构、原理及操作 2.5 联锁 ? 开关只有满足与其它元件的位置的逻辑关系，才能操作。 必须闭锁不允许的开关操作，以便于： ? 提供完全的人身安全保护。 ? 防止开关柜损坏和供电故障 ? 联锁的类型主要是机械联锁。相互联锁关系大致为隔离开 关、断路器及接地开关间的联锁。具体关系如下： （1） 出线和母联柜的断路器柜 GIS结构、原理及操作 分断操作 合/分隔离开关 合/分接地开关 断路器合闸 断路器分闸 分断操作只有在以下情况下才可能： 断路器分闸/接地开关分闸 断路器分闸/隔离开关分闸 隔离开关或接地开关没有处于中间位 置（挡板关闭） 未通过锁定装置进行锁定 类型 机械/机械 机械/机械 机械 机械 而且，隔离开关和接地开关可装电气机械联锁装置；或仅仅接地开关装 电气机械联锁 GIS结构、原理及操作 （2）母线提升柜/可隔离的母线连接/顶部安装的母联柜 分断操作 分断操作只有在以下情况下才可能： 类型 电气机械 /机械 电气机械 /机械 机械 合/分隔离开关 相关断路器分闸/接地开关分闸 合/分接地开关 相关断路器分闸/隔离开关分闸 分开断路器 锁定装置未锁 可以为隔离开关或接地开关安装电气机械联锁装置。 GIS结构、原理及操作 （3）带隔离开关的电压互感器 分断操作 分断操作只有在以下情况下才可能： 类型 机械 合/分隔离开关 接地开关分闸 合/分接地开关 隔离开关分闸 可以为隔离开关或接地开关安装电气机械联锁装置。 机械 GIS结构、原理及操作 （4）防短路母线接地开关 分断操作 接地开关合闸/分闸 分断操作只有在以下情况下才可能： 类型 机械式 或电气 机械式 接地开关分闸，用于操作杆的开 孔打开 可以为隔离开关或接地开关安装电气机械联锁装置。 三位置隔离开关开关位置 开关位置 位置指示器 GIS结构、原理及操作 单线图 “分闸” 三位置隔离开关分闸，断路器分闸 “合闸” 三位置隔离开关合闸，断路器合闸 GIS结构、原理及操作 “准备接地” 三位置隔离开关准备接地，断路器分闸 “接地” 三位置隔离开关接地，断路器合闸 GIS结构、原理及操作 2.5 电流和电压互感器 2.5.1 电压互感器 1、特性：⑴ 符合 IEC 60 044-2 标准 ⑺ 作为法兰分隔器安装在柜 接头上方，或可作为内锥式 ⑵ 铸塑树脂绝缘 插入系统而插到任意空闲插 ⑶ 电感型 孔中 ⑷ 因金属外壳而可以安全 ⑻ 适用于所有保护和测量功 能 触摸 ⑸ 设计为低功率电压互感器 ⑼ 不再可能发生铁磁谐振 ⑽ 开关柜或电缆测试时不用 （电阻分压器） (6) 符合 IEC-60044-7 标准 断开 GIS结构、原理及操作 2.5.1 电压互感器 1、特性：⑾ 抗瞬时过电压 ⑿ 电压测量范围宽：0.4-1.2 倍额定电压 ⒀ 高可靠性和可用性 ⒁ 防短路 ⒂ 接线与额定值无关 ⒃ 系统符合数字二次系统 GIS结构、原理及操作 2.5.2 电压互感器型号 1、母线、可带有电压互感器隔离开关 3、外部可直接插入 4MT7 型电压互感器 GIS结构、原理及操作 2.5.3 电流互感器特性： (6) 没有承受介电压力的铸 塑树脂部件 ⑺ ⑻ ⑼ ⑽ 电流互感器可安装于母 线上 可安装于断路器外壳上 可安装于柜接头处 可安装于电缆上 ⑴ 符合 IEC 60 044-1 标准 ⑵ 设计为环形电流互感器； ⑶ 环形铁心作为二次绕组的载体 ⑷ 主电路相当于二次绕组 ⑸ 由于柜具有单极设计，因此布置 在一次外壳（开关柜气箱）的外 面 GIS结构、原理及操作 2.6 气室 气室的分布对于在操作过程中在开关柜上进行的工作以及 所受到的操作限制具有决定性影响。因此，在发生故障时，气室 的分布决定了工作的范围。 下面说明了单极绝缘开关中气室的分布，它提供了相关气 体重量和气室体积。 ? 母线排:每段母线排的各相 都各有一独立气室 ? 断路器: 馈线断路器连同 电缆连接采用同一气室 ? 母线排气室和断路器气室 间设置有气密隔板 ? 气室的分隔利于实现故障 定位 GIS结构、原理及操作 GIS结构、原理及操作 GIS结构、原理及操作 第三章 8DA10型开关柜的操作 GIS结构、原理及操作 3.1操作工具 用于三位置隔离开关的“隔离”和“准备接地 ”功能的操作杆具有一个槽和一个头，它们的安 排可使操作杆仅可被用于相应的功能。 紧急操作杆只具有一个槽，并且只能按规定使用 用于“隔离”功能的操作杆 GIS结构、原理及操作 用于“准备接地”功能的 操作杆（标为红色的十 字杆） 紧急操作杆 GIS结构、原理及操作 用于为合闸弹簧储能的手动曲柄 双头钥匙 (5 mm) GIS结构、原理及操作 3.2 断路器操作 ① ON 按钮 ② OFF 按钮 ③ “馈线已接地”锁定部 件 ④ 操作计数器 ⑤ 断路器的位置指示器 ⑥ “合闸弹簧储能/未储 能”指示器 ⑦ 用于手动为合闸弹簧储 能的操作孔 断路器控制盘 GIS结构、原理及操作 3.2.1 手动将断路器合闸 先决条件：1、 “馈线已接地”锁定部件已打开 2、合闸弹簧已储能 按下断路器控制盘上的 ON 按钮。 ? 位置指示器变为“I”位置，断路器被合闸。 3.2.2 手动将断路器分闸 如果控制电压出现故障，则只能用手以机械方式将断路器分闸 先决条件 ：“馈线已接地”锁定部件已打开 如果“馈线已接地”锁定装置已通过挂锁锁定， 则无法以电气或机械方式将断路器分闸。 GIS结构、原理及操作 按断路器控制盘上的 OFF 按钮。断路器被分闸。 3.3 三位置隔离开关操作 ① 三位置隔离开关的位置指示 器（“隔离”功能） ② 接地开关的操作开孔（“接 地/准备接地”功能） ③ 隔离开关的操作开孔（“隔 离”功能） ④ 三位置隔离开关的位置指示 器（“接地/准备接地”功能 ） ⑤ 用于选择开关钥匙的开孔 开关柜前面的控制盘 ⑥ 断路器的位置指示器 GIS结构、原理及操作 3.3.1 三位置隔离开关手动合闸 在断路器柜中，一个机械联锁装置可防止三位置隔离 开关带负载操作。 在不带电气机械/机械联锁装置的隔离柜中，三位 置隔离开关可能会出现功能故障。 此时，三位置隔 离开关可能会带负载操作。带负载进行操作将使三位 置隔离开关受到破坏！ GIS结构、原理及操作 手动合三位置开关的操作顺序为： １、插入双头钥匙。 ２、按顺时针方向将双牙钥匙转 动尽可能远的距离。 ３、用于“隔离”功能的开孔打 开 ４、将用于“隔离”功能的杆保 持 在水平位置（头朝左），然 后将它尽可能远地推到六角 将三位置隔离开关合闸 轴上。 GIS结构、原理及操作 手动合三位置开关的操作顺序： ５、将用于“隔离”功能的操作杆顺时针转动双头钥匙（头朝右） ６、三位置隔离开关被合闸。 ７、位置指示器变为“已合闸”位置。 ８、将用于“隔离”功能的操作杆卸下。 ９、逆指针转动双头钥匙，然后将其取下。 １０、用于“隔离”功能的开孔关闭。 GIS结构、原理及操作 3.3.2 三位置隔离开关手动分闸 1、插入双头钥匙。 2、按顺时针方向将双牙钥匙转动尽可能远的距离。 3、用于“隔离”功能的开孔打开。 4、将用于“隔离”功能的杆保持在水平位置（头在右侧） ，然后将它尽可能远地推到六角轴上。 5、将用于“隔离”功能的操作杆逆时针转动 180°（头位 于左侧）。 6、三位置隔离开关分闸。 7、位置指示器变为“分闸”位置。 手动分三位置开关的操作顺序为： 8、将用于“隔离”功能的操作杆卸下。 9、逆指针转动双头钥匙，然后将其取下。用于“隔离”功 能的开孔关闭。 GIS结构、原理及操作 3.4 开关的紧急操作 3.4.1三位置隔离开关的紧急操作 如果带电动操作机构的三位置隔离开关的电机电压出现 故障，并且三位置隔离开关没有处于定义的末端位置， 则必须使用紧急操作杆来手动操作三位置隔离开关 注意：紧急操作杆不具备止挡。 如果使用紧急操作 杆进行分断操作时超过了三位置隔离开关“隔 离”功能的末端位置，则会使三位置隔离开关 损坏。请勿将紧急操作转动到超过水平位置。 GIS结构、原理及操作 三位置隔离开关紧急操作的顺序： １、 插入双头钥匙。 顺指针转动双头钥匙 ，然后将其取下。 ２、 用于“隔离”功能的开孔打开 ３、将紧急操作杆推到用于“隔离”功能的 六角轴上，使六角轴的销插到紧急操作 杆的槽中。 ４、若要将三位置隔离开关的“隔离”功能 切换到所需的末端位置（“合闸”或“ 分闸”），请执行以下操作： ⑴ 转动紧急操作杆，直到位置指示 器 切换到“合闸”或“分闸”位置。 此时，紧急操作杆处于水平位置，槽 的标记在下面。 GIS结构、原理及操作 三位置隔离开关处于 CLOSED（合闸）位置。 或： 紧急操作杆处于水平位置，槽的标记在上面： 三位置隔离开关处于“分闸 ”位置。 ⑵卸下紧急操作杆。 ⑶逆指针转动双头钥匙，然后将其取下。 ⑷用于“隔离”功能的开孔关闭。 GIS结构、原理及操作 3.5 母线接地开关 ① 用于母线接地开关操作结 构的附加隔室 ② 位置指示器 ③ 操作开孔 GIS结构、原理及操作 ④ 操作杆上的操作轴 ⑤ 操作杆上的固定螺丝 母线操作开关配备有一个用于对母线进行防短路接 地的高速闭合装置。 操作开孔的护盖用挂锁进行机械锁定，或通过电气 机械方式进行联锁。 用于插入或取下操作杆的开 孔只有在母线接地开关处于一个定义的末端位置 时才可打开。 GIS结构、原理及操作 母线接地开关合闸顺序为： 1、将操作杆保持在水平位置。 2、将操作杆尽可能深地插到操作 开孔中。 3、一只手位于操作轴的上方，将 操作杆按压到操作孔中；用另一只手 尽可能地将其向下移动 90°。 将母线、存在机械联锁时： 安装一把挂 锁。此时， 母线接地开关已被合闸。 GIS结构、原理及操作 母线接地开关分闸顺序为： 1、将操作杆保持在垂直位置。 2、将操作杆尽可能深地插到操作 开孔中。 3、一只手位于操作轴的上方，将 操作杆按压到操作孔中；用另一只手 尽可能地将其向上移动 90°。 4、取下操作杆。 将母线、存在机械联锁时： 安装一把挂 锁。此时，母线接地开关已被分闸。 GIS结构、原理及操作 以上介绍是根据西门子8DA10型GIS高压开关柜从GIS的功能、原理、 结构、操作几方面对GIS气体绝缘高压 柜进行的简要介绍。敬请各位领导给 予批评、指正，谢谢！ GIS结构、原理及操作
