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水机电气《湖南水利水电》2001 年第 2 期
SF6 气体绝缘全封闭组合电器
( GIS) 设备的外壳保护
张奇志
(湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007)
【摘要】文章介绍了 GIS 设备故障时气室的压力和外壳烧穿时间的计算方法,并对 GIS 设备外
壳保护方法的选择进行了分析。
【关键词】 GIS 设备气室防爆装置快速接地隔离开关
SF6 全封闭组合电器体积小、技术性能优良,是 70 年代 To ———气室内的起始温度( K) ;
初期出现的一种先进的高压电气配电装置,国际上叫这种设 G ———故障气室内的 SF6 气体重量(kg) ;
备为 Gas-InsulaterSwitch gear, 简称 GIS。它主要由断路器、 Cv ———SF6 气体的定容比热(J/k g· K) 。
母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管 7 种式中的电弧电压为电弧长度与电弧电压梯度之积,一般
电器元件组合而成。 220kVGIS设备的电弧电压为(400 ~ 600) V, 有的可高达
在湖南省慈利县江垭水利枢纽工程和衡南县近尾洲水 1300V 。燃烧时间以半个周波计算,即 0 01s。SF6 气体的定
利枢纽工程中,采用了 GIS 设备,本文将着重对 GIS 设备的容比热为 630(J/k g·K) 。
外壳保护作一点探讨。 1 2 电弧烧穿外壳的时间
GIS 设备外壳被电弧烧穿的时间与外壳的材料、厚度和
1 GIS 设备故障时气室的压力和外壳烧穿故障电流的大小有关,一般都是从做烧穿试验的方法得到
时间的计算的。其结果为:烧穿时间与故障电流成反比,而与外壳的厚
度成正比。用下面的公式表示:
GIS 设备的外壳用铝合金或钢材制成。外壳设计时应δm
t = k
考虑如下因素:外壳充气前可能出现的真空度、外壳或隔板 In
可能承受全部压力差,在相邻隔室具有不同运行压力的情况式中 t ———外壳烧穿时间(s) ;
下,因隔室意外漏气造成的压力;发生内部故障电弧时,当母 I ———故障电流(kA) ;
δ
线管或元件内部故障时,电弧使 SF6 气体的压力升高,若不———外壳的厚度(cm) ;
能及时切断故障点,电弧能将外壳烧穿。 k , m , n ———系数。
当外壳材料用合金铝时。
1 1 GIS 设备内部故障时气室的压力计算: k =87 . 4 , m =1 . 21 , n =0 . 67
当外壳材料用钢材时。
当 GIS 设备发生故障时,气室的压力由下式计算: k =1 , m =4 . 3 , n =0 . 64
PoVaIt × 103
ΔP = 2 外壳保护方法的选择
ToCv G
式中Δ———气室内气体上升的压力值( )
P SF6 kPa ; GIS 设备外壳的保护有两种方法,一种用防爆装置,另
———气室的正常压力
Po (kPa) ; 一种用快速接地隔离开关。如何选择外壳保护方法呢? 当
V a ———电弧电压(kV) ; GIS 设备发生故障时,气室越小,压力的升高幅度越大;气室
I ———故障电流的有效值(kA) ; 越大,压力升高的幅度不很大; 一般防爆膜的