（山东电工电气日立高压开关有限公司250300）
摘要：本文详细介绍了GIS的主要结构，并且阐述了SF6气体绝缘全封闭组合电器的设计安装与应用，希望能够有效促进SF6气体绝缘全封闭组合电器的运用与普及。
关键词：GIS；结构分析；过电压
SF6全封闭组合电器(GIS)由于具备结构紧凑、配置灵活、设计运用便捷、可靠性较强、检修便捷以及占地空间较小等优势，在10kV~35kV系统中的应用前景非常好。现今，10kV开关柜能够在向铁路电力、信号供电的变、配电系统和牵引变电所向地区负荷供电的变、配电系统中。并且27.5kV开关柜能够在干线电气化铁道牵引变电所、开闭所以及分区亭中得到应用。
1.GIS的主要结构
一般来说，GIS是积木式结构，断路器、隔离开关、接地开关、互感器等元件能够随意进行组合，并且可以依照用户的实际需求和电气主接线。
GIS额定电压运行就是66~550kV，并且额定电流是1250~4000A，额定开断电流的范围通常是31.5~50kA，国产的GIS额定开断电流仅仅只能达到40kA。
为了使得结构得到简化，并且满足现代变电站的实际需求，分相式GIS通常会运用在电压高、电流大的地方。为了使得GIS的尺寸更小，110kV的GIS也通常会运用到三相式的结构。
1.1断路器
GIS中的断路器大部分是压气式断路器(单压式)，这种断路器的制造流程非常简单，通常使用压力范围是0.5~0.7Mpa，在普通区域运行的时候，SF6气体都不会出现液化现象。
GIS断路器的断口能够进行垂直布置，当然，水平也是可以的。水平布置的特性就是两侧出线孔需要其它元件的支持，在检修的过程中，灭弧室从端盖方向抽出，所以就不会要求起吊灭弧室高度，可是应该具备一定的宽度；断口垂直布置的断路器，出线孔应该在两侧进行布置，并且操作机构通常是断路器的支座，在检修的过程中，灭弧室应该以垂直向上的状态吊出，配电室高度应该严格地控制，可是侧向距离通常相较于断口水平布置的断路器较小。通常来说，GIS的断路器是进行垂直布置，进而在支持其它元件的时候，更加方便。
1.2隔离开关
隔离开关具备一定的复杂性，目的就是投入或是切除电路无电流区段。在结构层面上来说，这种开关包括直动式与转动式，转动式应该设置在90°转角的区域与直线回路，并且直动式宜应该设置在90°角的区域，其结构非常简单，便于检修。
1.3电流互感器
电流互感器能够独立地构成一个元件，或是能够和套管、电缆头共同构成一个元件。独立的电流互感器应该安装在一个直径相对较大的筒内，并且筒内依照实际需求，应该设置4~6个环形铁芯，进行二次绕组的时候，就可以绕在铁芯上。
1.4电压互感器
包括电容分压式与电磁式，这是基于原理进行划分的，要是基于绝缘方法进行分类，就能够分成环氧浇注式与SF6气体绝缘式。
1.5母线
三相母线是在一个筒内，处于封闭的状态，导电杆运用条形(盆形)进行支撑与固定，并且其优势就是外壳涡流的损失相对较小，并且载流容量相对较大。可是，三相母线的电动力较大，并且可能会出现三相短路的现象。另外一种就是单相母线筒，一个相线是在一个筒内进行封闭的，其优势是不会出现三相短路的现象，圆筒直径相较于相同环境下的三相母线来说，要小一些，能够分割若干个气隔，并且降低了回收的SF6气体量。可是也有一些弊端，比如占用较多的空间资源，存在涡流损耗等。
1.6接地(快速)开关
（1）工作接地开关，其动触头运动的速度较小，工作接地开关能够凭借手动机构运行，也能够凭借机械传动机构运行。
（2）快速接地开关，其触头运动速度较大，这种接地开关一般都设置在汇流母线与电缆引线上。并且在进行GIS停电检修的过程中，结合安全工作的实际需求，要把快速接地开关关合，之后将附近的工作接地开关关合。
（3）保护接地开关，其关合时间相对较短，并且目的就是熄灭GIS内部的闪络电弧，鉴于此，保护接地开关应该具备较强的可靠性，并且不能出现误动作。
2.设计安装与应用
2.1总体布置设计
2.1.1变电所室内高度的确定
把全封闭组合电器设置在室内的时候，室内的空间一定要控制在特定的高度，进而使得下面几个要求得到满足：
（1）使得检修过程中，整体吊出断路器的高度需求得到满足；
（2）达到工厂运输组合件的起吊高度标准；
（3）组装结束之后，在进行耐压测验的过程中，应该满足带电体对房顶安全距离的条件。
2.1.2变电所室内宽度的确定
变电所室内宽度的决定性因素就是全封闭组合电器的具体布置需求与通道的实际宽度。通道包括维护通道与一般通道。而主要通道宽度的决定性因素包括下面几点：
（1）满足带电体离墙的距离要求；
（2）满足搬运SF6回收小车所应该保持的距离；
（3）检修断口是水平布置的断路器，在抽出灭弧室的过程中，应该满足相应的距离要求；
（4）进行最大件(母线筒)搬运的过程中，应该满足相应的距离要求。
一般通道就是指通道两侧不存在盘柜，只是在安装调试的时候，将工作量不大的任务做完，这种通道的宽度能够为80cm。
对户外设置的全封闭组合电器，通道宽度应该在周围搭设塑料大蓬，并且应该能够满足开进汽车吊装等实际需求，通常和组合电器外缘的距离应该大于3.5m。
2.2GIS的通风
SF6气体绝缘设施的气体年泄漏量应该小于1%，但是，因为密封质量存在问题，或是由于密封圈使用年限过长，可能会超出这个值。另外，由GIS中将SF6气体回收，或是进行解体维修的时候，室内空气被污染的风险也是存在的。但是，空气中SF6气体含量应该小于1000ppmV，不然就会在一定程度上影响工作人员的身体健康。此外，SF6气体可能会存在一些电弧分解物，有一些分解物可能存在毒性。所以，户内式GIS一定要设置优质的通风设施。
根据GIS的实际运行经验能够得出，泄漏的SF6气体其实不是在室内空气中均匀混合的，一般是在电缆沟等低洼区域沉积，或是在地板附近的低层区域中沉积，由于SF6体的比重基本上是空气的5倍。所以，工作人员在沉积SF6气体的空间作业，就有缺氧的危险，甚至可能会出现窒息的现象。所以，GIS通风设备的取风口一定要在变电站下部进行布置，进而使得通风换气的效率得到提升。
2.3GIS的装饰与防火
在GIS安装以及检修的时候，空气中的含尘量通常要小于0.1mg/m³，并且空气的相对湿度应该控制在70%以下。所以，GIS最好不选择容易起灰的水泥地面与石灰墙面，并且不必要的门窗不要设置。
GIS的绝缘介质是不可燃的SF6气体，这也就意味着其本身不存在火灾风险，可是GIS尚有变压器及电力电缆等以油为绝缘介质的设备，所以还是有火灾隐患，所以应该运用切实可行的防火手段，设置防火器材。
3.结语
GIS设备不但具备非常好的技术性能，所占空间也相对较小。在运用过程中，基于设计、运行维护、检修等各个层面，不断优化GIS，能够在很大程度上促进GIS各个领域中的运用与普及。
参考文献：
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[3]丁一波.500kVSF6气体绝缘金属封闭开关设备及附属设备(GIS)安装技术[J].水利水电施工,2014,15(3).
作者简介：孙建宁，男，汉族，籍贯：山东省济南市，目前职称：中级学历：本科