Was ist GIS (Gas-Isolierte Schaltanlage)? Merkmale, Arten und Anwendungen

Was ist GIS-Ausrüstung?

GIS ist die englische Abkürzung für Gasgefüllte Schaltanlage, was im Chinesischen als Gasgefüllte Metallverkleidete Schaltanlage übersetzt wird. Es verwendet in der Regel Schwefelhexafluorid (SF6) als Isolier- und Bogenlöschmedium. GIS integriert durch optimierte Gestaltung die Hauptprimäreinrichtungen in einer Umspannanlage – mit Ausnahme des Transformatoren – wie Schaltgeräte (CB), Trennschalter (DS), Erdungs- und Erdungs-Trennschalter (ES/FES), Busleitern (BUS), Stromwandler (CT), Spannungswandler (VT), Blitzableiter (LA), Kabelenden und Eingangs-/Ausgangsbuchsen in eine einzige versiegelte metallene Gehäuseeinheit, wodurch eine integrierte Einheit entsteht.

Derzeit reicht der Spannungsbereich von GIS-Ausrüstungen von 72,5 kV bis 1200 kV.

Eigenschaften von GIS-Ausrüstungen

Das SF6-Gas verfügt über ausgezeichnete dielektrische Festigkeit, Bogenlöscheigenschaften und chemische Stabilität. Daher zeichnet sich GIS-Ausrüstung durch kompakte Größe, geringen Platzbedarf, hohe Betriebssicherheit, lange Wartungsintervalle und starke elektromagnetische Störfestigkeit aus. Darüber hinaus schützt die vollständig verschlossene Struktur interne Komponenten vor externen Umwelteinflüssen (wie Staub, Feuchtigkeit und Salznebel), was zu stabilem Betrieb, geringem elektromagnetischem Rauschen und reduziertem Wartungsaufwand führt.

Die dielektrische Leistungsfähigkeit von SF6-Gas ist jedoch sehr empfindlich gegenüber der Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes. Innere Mängel wie Leiterstacheln, Metallpartikel oder Montagefehler können leicht zu partiellen Entladungen oder sogar Isolationsschäden führen. Zudem macht die verschlossene Struktur von GIS die interne Fehlerdiagnose und -wartung komplex, da es nur begrenzte Diagnosewerkzeuge gibt. Arme Abdichtung kann auch zu Wasserintrusion oder Gasleckagen führen, was die Sicherheit der Ausrüstung beeinträchtigt.

Arten von elektrischen Kontakten in GIS-Leitungsschaltkreisen

Der Leitungsschaltkreis in GIS besteht aus mehreren Komponenten und kann basierend auf dem Kontaktverfahren in drei Arten unterteilt werden:

• Fester Kontakt: Elektrische Verbindungen, die durch Bolzen oder andere Befestigungsmittel gesichert sind, ohne dass es während des Betriebs zu relativer Bewegung kommt, wie z.B. die Verbindung zwischen einer Busleitung und einem Becken-Isolator.

• Trennbarer Kontakt: Elektrische Kontakte, die während des Betriebs geöffnet oder geschlossen werden können, wie z.B. die Kontakte in Schaltgeräten und Trennschaltern.

• Schiebender oder rollender Kontakt: Kontakte, die das relative Gleiten oder Rollen zwischen den Kontaktflächen erlauben, aber nicht getrennt werden können, wie z.B. Zwischenkontakte in Schaltanlagen.

Einführung in HGIS

Neben GIS gibt es noch eine weitere Art namens HGIS (Hybride Gasgefüllte Schaltanlage), eine hybride gasgefüllte Schaltanlage. HGIS enthält keine Komponenten wie Busleitungen, Busleiter-Spannungswandler oder Busleiter-Blitzableiter, was zu einer einfacheren Struktur führt. Sie ist für harte Umgebungen oder Orte mit Platzbegrenzungen geeignet und bietet größere Flexibilität bei der Anordnung.

Klassifizierung von GIS-Ausrüstungen

• Nach Installationsort: Innen- und Außenausführungen.

• Nach Struktur: Einphasig-einzelngehäuset und dreiphasig-gemeinsamgehäuset. Im Allgemeinen können Busleitungen bei Spannungsebenen von 110 kV und darunter das dreiphasig-gemeinsamgehäuset Design annehmen, während Spannungsebenen von 220 kV und darüber hinaus in der Regel das einphasig-einzelngehäuset Design verwenden, um das Risiko von Phasen-zu-Phasen-Fehlern zu verringern.

Grundlegende Arbeitsprinzipien

• Unter normalen Bedingungen werden GIS-Schaltgeräte und Trennschalter hauptsächlich ferngesteuert betrieben. Der "Fern/Ort" Selektorschalter sollte auf die Position "Fern" eingestellt sein.

• Erdungs-Trennschalter können nur ortsbasiert bedient werden. Während der Bedienung muss der "Trennschalter/Erdungs-Trennschalter" Selektorschalter auf die Position "Ort" gestellt werden.

• Alle Operationen müssen nach programmierten Verfahren durchgeführt werden. Der "Sperrenglockenschalter" an der Steuerungskabine muss in der Position "Gesperrt" bleiben. Der Sperrenglockenschlüssel sowie der Mikrocomputer-Anti-Fehlhandlung-Sperrenglockenschlüssel müssen streng gemäß den Vorschriften versiegelt und verwaltet werden.

Grundlegende Betriebsanforderungen

• Für Innenräume mit SF6-Ausrüstungen, die häufig von Personal betreten werden, sollte mindestens einmal pro Schicht für mindestens 15 Minuten gelüftet werden, wobei der Luftaustauschvolumen mehr als 3–5 Mal das Raumvolumen betragen sollte. Die Luftausstoßöffnungen sollten in der unteren Teil des Raumes angeordnet sein. Für Bereiche, die selten betreten werden, ist vor dem Betreten eine Lüftung von 15 Minuten erforderlich.

• Während des Betriebs sollte die induzierte Spannung an zugänglichen Teilen der GIS-Gehäuse und -Strukturen unter normalen Bedingungen nicht mehr als 36 V betragen.

• Temperaturanstiegsbegrenzungen:

• Leicht zugängliche Teile: nicht mehr als 30 K;

• Teile, die leicht berührt, aber nicht während des Betriebs kontaktiert werden: nicht mehr als 40 K;

• Selten zugängliche Einzelteile: nicht mehr als 65 K.

• SF6-Schaltanlagen sollten mindestens einmal täglich inspiziert werden. Bei unbemannten Umspannanlagen sollten Inspektionen gemäß festgelegten Verfahren durchgeführt werden. Die Inspektionen sollten sich auf visuelle Prüfungen für Anomalien wie ungewöhnliche Geräusche, Lecks oder abnormale Anzeigen konzentrieren, und entsprechende Aufzeichnungen sollten geführt werden.