ZF23126型气体绝缘金属封闭开关设备安装使用说明书最终.docx
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ZF23126型气体绝缘金属封闭开关设备安装使用说明书最终
ZF23－126（L）型气体绝缘金属封闭开关设备
安装使用说明书
西安高压电器研究所电器制造有限责任公司
1简介2
2使用环境条件2
3额定技术参数3
3.1GIS总体技术参数3
3.2元件参数3
4结构与工作原理6
4.1GIS总体结构6
4.2部件结构7
5包装运输和贮存13
6安装与调试14
6.1安装14
6.2调试15
7使用、维护与检修16
7.1使用须知16
7.2维护与检修17
7.3现场检修作业流程图19
8成套供货范围21
9随机文件22
10订货须知22
11典型设备布置23
11.1总体布置23
11.2典型间隔单元布置26
1.简介
ZF23－126型气体绝缘金属封闭开关设备是用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的成套组合电器（以下简称GIS）。
该产品由断路器、隔离接地组合开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、进出线套管或电缆终端等高压电器元件组成。
本产品可用于110kV交流电力系统中的各种发电厂和变电站。
具有占地面积小、可靠性高、安装周期短以及使用维护工作量小等许多优点，特别适合在用地紧张的城市变电站、企业变电站、山区水电站和污秽严重的地区使用。
█紧凑型设计，占用空间小，最小间隔宽度为0.8m
█自能灭弧式断路器，开断性能好，维修周期长
█模块化设计，能满足各种变电站接线布置的需要
█间隔运输单元在厂内完成试验，现场安装调试时间短
█可整间隔退出维修
█重量轻，运输方便
2.使用环境条件
本产品仅出线套管部分安装在户外，其余部分均安装在户内。
使用环境条件见表1。
表1.注：
特殊环境条件另定。
安装地点
户内
户外
环境温度（℃）
-15～+40
-25～+40
海拔高度（m）
2000
空气湿度（%）
日平均≤95%
有凝露和雨水
污秽等级
Ⅳ级
最大风速（m/s）
35
地震强度（g）
水平加速度≤0.4，垂直加速度≤0.2
日照强度（W/cm2）
≤0.1
覆冰厚度（mm）
≤10
3.额定技术参数
3.1GIS总体技术参数（表2）
表2.
额定电压
126kV
额定频率
50Hz
额定电流
1250、1600、2000A
额定短时耐受电流/持续时间
主导电回路：
40kA/4s
接地回路：
40kA/4s
额定峰值耐受电流
100kA
额定短时工频耐受电压
对地：
230kV
断口间：
230+73*kV
相间：
230+115*kV
额定雷电冲击耐受电压
对地：
550kV
断口间：
550+103*kV
SF6气体压力（20℃表压）
额定值/报警值
断路器隔室：
0.6/0.55/0.5MPa
其它隔室：
0.5/0.4MPa
SF6气体水分含量（体积比）
交接验收值/运行允许值
断路器隔室：
＜150/300ppm
其它隔室:
＜250/500ppm
SF6气体年漏气率
≤0.5%
控制回路和辅助回路电压
DC110V或220V
注：
*为反极性施加电压值
3.2元件参数
1）断路器（表3）
表3.
额定短路开断电流
40kA
首开极系数
1.5
额定短路关合电流
100kA
额定操作顺序
分0.3s合分180s合分
额定操作时间
分闸时间：
≤40ms
合闸时间：
≤100ms
合—分时间：
≤60ms
分—合时间：
≤300ms
每相主回路电阻值
≤100μΩ
SF6气体闭锁压力（20℃）
0.50MPa
弹簧操动机构
CT30型
控制回路额定电压
DC110V或220V
分（合）闸线圈额定电压
DC110V
DC220V
分闸线圈额定电流
5.8A
2A
合闸线圈额定电流
3.3A
2A
弹簧机构用电动机
电压：
ACDC220V
功率：
600W
加热器
电压：
AC220V
功率：
200W
储能电机额定电压储能时间
≤15s
2）隔离－接地三位置开关（表4）
表4.
额定操作时间
隔离断口
分闸：
≤3s
合闸：
≤3s
接地断口
分闸：
≤3s
合闸：
≤3s
额定控制电压/功率
DC110V、220V或AC220V/370W
额定操作力矩
≤200N·m
额定母线转换电流/电压
1600A/10V
额定母线充电电流
0.1A
3）快速接地开关（表5）
表5.
额定操作时间
分闸：
≤6s
合闸：
≤6s
额定控制电压/功率
DC110V、220V或AC220V/240W
额定操作力矩
≤200N·m
快速型额定短路关合电流
100kA
快速型额定电磁感应电流/电压
100A/6kV
快速型额定静电感应电流/电压
5A/6kV
4）电流互感器（表6）
表6.
额定一次电流
300、500、750、1000、
1250、1500、2000A
额定二次电流
5A
额定输出容量与准确级
按用户要求
5）电压互感器（表7）
表7.
一次额定电压
110/
kV
二次额定电压
100/
V
剩余绕组额定电压
100V
额定输出容量及准确级
二次测量绕组
100VA/0.5级
或100VA/0.2级
二次保护绕组
150VA/3P级
剩余绕组
150VA/3P级
6）避雷器（表8）
表8.
额定电压
100kV
持续运行电压
73kV
直流1mA参考电压
≥145kV
持续阻性电流
≤300μA
1/4μs陡波冲击残压
≤291kV
8/20μs雷电冲击残压
≤260kV
30/60μs操作冲击残压
≤221kV
工频电压-时间耐受特性
1.2Ur
1.15Ur
1.1Ur
1.0Ur
0.1s
1.0s
30s
1200s
耐受2ms方波电流能力
600A，20次
耐受4/10μs冲击电流能力
65kA，2次
7）出线套管（表9）
表9.
额定短时工频耐受电压（干、湿）
230kV
额定雷电冲击耐受电压
550kV
无线电干扰水平
≤500μV
瓷套管爬电比距
25mm/kV、31mm/kV
注：
*特殊订货不限
4.结构与工作原理
4.1GIS总体结构
GIS一般包括进线间隔、出线间隔、测量和保护间隔等，它可根据用户的不同要求组成单母线、单母线分段、双母线及桥形接线等不同的接线方式。
典型间隔单元布置如图1所示。
在本GIS中，所有元件均为三相共筒结构，利用这些标准元件可以组装成用户要求的各种间隔接线。
主回路导体由固体绝缘件支承在外壳上，利用弹簧触头作为过渡连接。
可以通过套管与架空线连接，也可以与电力电缆或变压器套管直接连接。
根据需要，GIS的气体系统可以划分为若干气室。
如断路器室、母线室、进出线气室和电压互感器气室、避雷器气室等，各气室的气体监视装置就地安装。
如图2所示。
一般每个间隔设有一个就地控制柜，各元件控制回路等二次部分都集中配置在控制柜中。
图1典型间隔单元布置
4.2部件结构
1）断路器
a.总体结构
断路器为三相共筒罐式结构，如图2所示。
三相共用一台CT30型弹簧操动机构，实现机械联动。
图2断路器总体外形
b.单极结构原理
如图2所示，静触头部分由环氧浇注的绝缘筒支撑在罐底部。
动触头由绝缘筒支撑在罐顶部，且与绝缘拉杆和拐臂盒相连。
灭弧室为有热膨胀室并带有辅助压气室的自能灭弧结构，灭弧过程以自能吹弧为主，压气灭弧为辅。
在合闸位置，主回路从下出线端子经静触头、动触头、气缸和中间触头到上出线端子。
分闸操作时，绝缘操作杆在分闸弹簧的作用下，使动弧触头、喷口、气缸、拉杆等一起快速向上运动。
在运动中，静主触头和动主触头首先分离，接着静弧触头和动弧触头分离，产生电弧。
在开断短路电流时，由于电流大，故弧触头间的电弧能量大，弧区热气流流入热膨胀室，在热膨胀室内进行热交换，形成低温高压气体；此时，由于热膨胀室压力大于压气室压力，故单向阀关闭。
当电流过零时，热膨胀室的高压气体吹向断口间使电弧熄灭。
在分闸过程中，压气室内的气体开始被压缩，但达到一定的压力时，底部弹性释压阀打开，一边压气，一边放气，使机构不必要克服更多的压气反力，从而大大的降低了操作功。
开断小电流时（通常在几千安以下），由于电弧能量小，热膨胀室内产生的压力小。
此时压气室的压力高于热膨胀室内的压力，单向阀打开，被压缩的气体向断口处吹去。
在电流过零时，这具有一定压力的气体吹向断口使电弧熄灭。
合闸操作时，绝缘操作杆向下运动，推动动触头、气缸及其它可动部件亦向下运动，此时，SF6气体迅速进入压气缸内。
在合闸过程中，动静弧触头首先接通，然后主动静触头接通，完成合闸操作。
c.CT30型弹簧操作机构的结构与原理
机构主要由机构架、分（合）闸弹簧、储能电机、缓冲器、分（合）闸电磁铁以及凸轮、棘轮、大（小）拐臂、分（合）闸保持掣子、活塞杆、轴、销子等零部件组成，并通过机械传动实现三相机械联动。
其外形见图3。
断路器的合闸操作是由机构储能的合闸弹簧来进行的，合闸完后，分闸弹簧被压缩。
分闸操作时，释放分闸弹簧来完成分闸过程，机构本身带有联锁的防跳装置。
为满足户外安装的需要，机构箱采用不锈钢材料制作，防锈螺丝安装，接口处均有优良密封圈进行密封。
考虑到防潮、计数等因素，机构箱内还配置操作计数器、位置指示器、加热器，实现人性化管理。
本机构最大特点是：
设计思路先进合理，结构简单，性能可靠，运行维护量少，操作噪音小。
图3CT30型弹簧操作机构
2）隔离－接地三位置开关
隔离-接地三位置开关为三相共筒结构，分为出线型和母线型两种三位置开关。
出线型三位置隔离－接地组合开关是将隔离开关、断路器侧的工作接地开关和线路侧快速接地开关集成在一起的组合开关，见图4。
套管进出线
电缆进出线
图4出线型隔离接地三位置开关+快速接地开关
母线型三位置隔离－接地组合开关是将隔离开关、断路器侧的工作接地开关和线路侧快速接地开关集成在一起的组合开关，见图5。
图5母线型隔离接地三位置开关
隔离－接地三位置开关配一台三位置电动操动机构，机构采用双电机结构。
用两个电机分别实现隔离开关和接地开关的操作，并同时具有机械连锁和电气连锁，以防止误操作的发生。
三位置电动操动机构的外形见图6。
机构主轴与开关本体绝缘轴同轴相连。
电动操动机构是由电动机、减速机构、丝杠、螺母、拨盘、继电器和辅助开关等组成。
它是由电动机经减速后带动丝杠转动，丝杠转动使螺母移动，螺母推动拨盘转动，实现机构输出轴的转动。
图6三位置电动操动机构
3）快速接地开关
快速接地开关本体为三相共筒结构，见图4中右侧部分。
三相共用一台电动弹簧操动机构，本体通过密封轴与操动机构相连。
电动弹簧操动机构，具有关合短路和开合感应电流的能力。
快速接地开关与隔离开关和断路器之间有电气联锁，以防止误操作的发生。
4）电流互感器
电流互感器是GIS中的电量测量与保护元件，其结构如图7所示。
在使用中，二次回路不能开路。
否则，会产生高电压而造成设备损坏。
母线侧出线侧
图7电流互感器
5）电压互感器
本GIS采用的电磁式电压互感器以SF6气体绝缘。
其结构见图8。
图8.电压互感器原理图
6）避雷器
本GIS采用三相共筒罐式氧化锌避雷器。
7）母线
根据电站的布置，需要一些补充模块把设备连接在一起，例如不同长度的直筒母线（图9）、弯筒母线（图10）、T型母线、波纹管等。
图9直筒母线图10弯筒母线图11三通母线
8）出线瓷套管
户外套管用于同变压器或架空线的连接，出线有以下几种不同形式（图11）。
图11出线瓷套管图12电缆终端
9）电缆终端
通过电缆终端，各类型的电缆均可与GIS连接。
三相的环氧树脂插入式套管是结构更加紧凑，见图12。
插拔式电缆终端的突出优点是GIS安装可与电缆系统安装完全分开，在电缆试验、检修时，可直接将电缆终端头拔出，而不需要打开GIS的气室。
10）控制柜
控制柜（LCP）是对GIS进行现场监视与控制的集中控制屏，一般具有就地操作、信号传输、保护、中继和对SF6系统进行监控等功能。
主要作用如下：
a.实施高压开关就地—远方选择操作，在控制柜上进行就地操作。
b.监视高压开关分、合闸位置状态。
c.监视GIS各气室SF6气体密度是否处于正常状态。
d.实现GIS本间隔内高压开关元件之间的电气联锁及间隔间各种开关元件的电气联锁。
e.显示一次主接线形式及运行状态。
f.作为GIS各元件间及GIS与主控室之间的中继端子箱，接收或发送信号。
g.监视控制回路电源是否正常，并通过电源开关、熔断器、保护开关对LCP及GIS的二次控制系统进行保护。
5.包装、运输和贮存
1）GIS经调试合格后，一般可以以间隔为单位整体包装、运输。
2）包装前设备内部一般充有0.02～0.03MPa的SF6气体，并装有吸附剂，可以防灰尘和潮气进入。
3）每个工程设备由若干包装运输单元组成。
出厂前，包装应按装箱单全面检查。
4）在运输装卸过程中应避免剧烈震动，以防止设备内部损坏。
5）产品到达安装现场时应贮存在干燥洁净的地方。
6.安装与调试
6.1安装
6.1.1安装准备工作
1）根据厂方或设计单位提供的地基图检查安装现场建筑物、地面及基础建造是否符合图纸要求。
2）安装应避免雨天作业，安装现场应无灰尘、积水，工作人员应穿戴干净的工作服和手套。
3）专用设备如气体回收装置、烘箱、微量水份仪、气体检漏仪等应处于良好的备用状态。
4）安装调试前应清除GIS所有元件在运输、贮存和安装过程中累积的灰尘和水迹。
6.1.2安装作业
1）安装第一个间隔单元时，要按基础图确定好位置。
就位后，用水平仪检查母线筒的水平度，如果不平，可在底架和基础间加调整垫校平。
2）由于GIS在运输过程中，母线外壳内充有0.02～0.05MPa的SF6气体，安装下一个间隔单元时，应将需要对接的气室中的气体放掉，处理好密封面，装好密封圈，调整水平度，使其母线与第一个间隔的母线筒法兰对正。
必要时可以调整母线伸缩节的螺杆，使其达到要求，并保证母线导体接触良好。
3）依次类推，紧固螺栓时，应遵循对称紧固的原则，每个螺栓不能一次拧紧，要对称循环紧固。
4）由于紧固和松开螺栓时可能会产生金属异物，这些杂质落入罐内十分危险，因此作业完成后，需用吸尘器仔细清理，再用“无毛纸”或绸布擦净。
5）更换吸附剂。
吸附剂易吸潮，因此在安装前，一定要烘干处理。
烘干温度为300℃，经4小时烘干的吸附剂应放在密闭干燥的容器内冷却然后立即装入GIS。
若装入GIS内未及时封盖密封超过四小时，则应重新进行烘干处理。
6）抽真空。
用软管将GIS的气室与回收装置联接起来,启动真空泵，首先检查真空泵的转向,然后抽到1乇（133Pa）后继续抽30分钟，关闭气室的阀门,要求4小时内压力变化不大于1乇。
若超出范围则需再抽到1乇并持续30分钟，以确定是否存在泄露或潮气释放。
对于现场安装中未拆卸的气隔则不需要抽真空。
7）充SF6气体。
首先排除气体管路中的空气,然后按照SF6压力—温度特性给各个气室充气至额定值。
可以用SF6气瓶直接充气，也可以通过回收装置进行充气。
6.2调试
6.2.1调试前的检查工作
1）外观检查
检查的主要内容有地脚及螺栓紧固、接地系统、仪表指示、SF6气体压力。
2）接线检查
控制柜到操动机构的接线、电流互感器、电压互感器等元件端子箱的接线等，都必须符合图纸要求。
6.2.2机械操作和机械特性试验
1）断路器机械操作和机械特性试验
断路器在进行电动操作之前，先进行慢分、慢合两次，应无异常现象。
然后将机构贮能至规定值和机械特性试验。
2）隔离开关和接地开关机械操作和机械特性试验
隔离开关和接地开关的分、合闸时间应能满足表4表5的要求。
6.2.3主回路电阻测量
主回路电阻的测量在进、出线端子或和接地开关端子之间进行，测量方法应和工厂内的测量方法相同。
现场测量值不超过出厂试验的20%时为合格。
6.2.4主回路绝缘电阻测量
用1000V摇表测量主回路对地绝缘电阻应大于1000兆欧，辅助回路和控制回路对地绝缘电阻应大于2兆欧。
6.2.5六氟化硫气体水分含量测量
气瓶中的新SF6气体的含水量应不大于120ppm（V/V）。
设备内SF6气体的含水量应在气体充入24小时后进行测量，对断路器隔室含水量应不大于150ppm（V/V），对其它隔室应不大于250ppm（V/V）。
6.2.6泄漏试验
用灵敏度不低于10
-7MPa·cm3/s的SF6气体检漏仪检查所有密封连接部分的气密性。
检漏方法可采用局部包扎法，年漏气率应不大于0.5%。
6.2.7密度控制器动作压力整定值检测
a）断路器气室
SF6气体压力降低报警压力
启动值Ps=0.55±0.02MPa，复位值Pr=Ps+（0.01～0.02）MPa
SF6气体压力降低闭锁压力
启动值Ps=0.50±0.02MPa，复位值Pr=Ps+（0.01～0.03）MPa
b）其它气室
SF6气体压力降低报警压力
启动值Ps=0.45±0.02MPa，复位值Pr=Ps+（0.01～0.03）MPa
6.2.8断路器、隔离开关、接地开关电气连锁试验
对于同一个间隔单元中的断路器、隔离开关、接地开关必须满足电气控制原理图所规定的联锁条件。
6.2.9主回路工频耐压试验
GIS在现场安装、调试完成后，应对主回路（对地和断口间）进行短时工频耐压试验，施加电压值为额定耐受电压的80%。
试验时避雷器、电压互感器、电缆终端应隔离。
电流互感器二次端子应短接并与地断开。
6.2.10控制回路工频耐压试验
控制回路和辅助回路对地应进行短时工频耐压试验，试验电压值为2kV，加压时间1分钟。
6.2.11避雷器试验
应在天气晴朗，无开关操作的情况下测量泄漏电流，并检查和记录放电计数器的起始数据。
当持续阻性电流超过0.5mA时必须详细检查和分析原因。
6.2.12最终检查
在完成全部现场安装、调整试验后再全面检查一次设备外壳涂漆情况，安装情况，控制电缆与管路配置情况，以及充气压力等。
发现有不符合规定之处，应立即处理。
另外，对专用工具、备品备件和辅助设备等也应进行检查。
7.使用、维护与检修
7.1使用须知
GIS在安装、调试完成后即可投入运行。
SF6气体压力（密度）是GIS绝缘、载流和开断与关合能力的宏观标志，运行中必须始终保持在产品技术条件规定的范围内。
本GIS气体压力（密度）是通过各气室的压力表和密度控制器进行监视的。
在定容状态下，气体压力与温度成正比，因此，在用压力表检测气体压力的同时，必须记录环境温度和载流大小。
当发现相近两次检测压力读数相差较大或密度控制器发出报警信号时，应及时分析发生的原因，进行及时处理。
使用前应对机构进行全面检查，对传动部分适当润滑，拧紧松动的螺母和螺钉。
机构在正常检修时应将合闸弹簧能量释放。
释放合闸弹簧的办法可以使带动断路器进行一次“合－分”操作。
机构检修线路时，可以打开机构上的照明灯。
机构不允许空合、空分。
纯净的SF6气体是无色、无味、无毒的，不易引人注意。
但是，由于SF6气体密度比空气大几倍，因而会在地势较低处沉积。
当空气中的SF6密度超过一定量时，可使人窒息。
因此，工作人员进入GIS安装现场，尤其是进入地下室、电缆沟等低洼场所工作之前，必须进行通风换气，并检测空气中氧气浓度。
只有氧气浓度大于18%时，才能开始工作。
从防保和安全角度出发，一般空气中SF6的浓度不应超过1000ppm。
SF6气体在常温下是很稳定的，不会劣化。
但是，在电弧高温作用下，会发生分解和电离，形成低氟化物，与气体中的水分、电极材料等发生反应，还会生成多种对人体有害的金属氟化物和酸类物质。
有的甚至是剧毒的，会造成零部件腐蚀，绝缘件劣化，导体接触不良等严重后果。
因此，定期（半年或一年）监测气体纯度，特别是断路器隔室中水分含量是十分必要的。
试验表明，上述低氟化物在气体温度降低时，绝大部分都能复合还原，剩余的经吸附剂充分吸附后对动物不产生毒害。
但是，为了防止意外，在正常检修或紧急处理重大事故时，必须严格按规程作好安全防护。
GIS是一种高可靠性的成套设备。
通常，运行事故率极低。
但如果一旦发生事故，处理也比较麻烦。
因此，用户在使用中发现异常现象后，应与制造厂及时联系，以便厂方派人检查处理。
事故发生后，应保护好现场，以便分析原因，采取相应措施。
7.2维护与检修
GIS的维护与检修可分为巡视检查、一般检修、定期检修和临时检修四种。
7.2.1巡视检查
主要是对运行中的设备进行外观检查。
目视其有无异常情况，一般每天或每周进行一次，一般巡视检查内容见表10:
表10.
项目
检查内容
备注
设备
外部
状况
1.分合闸指示器、指示灯的指示情况
2.有无异常声音或气味产生
3.接线端子上有无过热变色现象
4.瓷套有无开裂、破坏或污损情况
5.接地端子、外壳或支架锈蚀或损伤情况
汇控柜
SF6压力表指示情况
从正面观察
电动弹簧
操动机构
油缓冲器有无漏油
7.2.2一般检修
一般检修是指将GIS停止运行，从外部进行一般检查与修理。
一般检修内容见表11:
表11
项目
检修内容
周期
备注
机械操
作试验
1.分、合闸指示情况
2.分合闸时间测量，看有无异常
3.确认指示仪表信号是否正常
每3年
一次
若开关不经常操作，每年应人为地进行分—合闸操作1次。
外部连接
套管端子紧固状况
每3年
一次
机械检查
汇控柜
1.柜内有无受潮、锈蚀和污损情况
2.润滑和清扫
3.低压回路配线有无松动
每3年
一次
机械检查
测试
1.测量主回路电阻
2.测量绝缘电阻
每3年
一次
7.2.3详细检修
详细检修是指将GIS退出运行，将主回路元件解体所进行检查，根据需要更换不能继续使用的零部件。
详细检修内容见表12:
表12
项目
检修内容
周期
备注
传动及操
动机构
1.修理锈蚀、变形和损坏部分
2.检查、调整与行程有关的部分
3.检查修理辅助开关
4.各连接部分的销、轴有无异常情况
5.检查、修理阀系统与油缓冲器
6.润滑
7.按规定更换零部件
每6年
一次
可以不回收
SF6气体
主回路元件
1.触头、喷口烧损严重时，应更换
2.主触头接触部分磨损严重，应修理、更换
3.密封圈变形、更换
4.外壳内部清理
5.吸附剂更换
每12年一次
必须回收SF6气体
测试
1.分合闸操作特性试验
2.密度控制器试验
3.防跳跃试验
必须充SF6气体
7.2.4临时检修
临时检修是指在下述情况下，对认为有必要检修的部位临时进行的检修：
1.
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