Wat is GIS (Gas-Geïsoleerde Schakelkasten)? Kenmerken, Types en Toepassingen

Wat is GIS-apparatuur?

GIS staat voor Gas Insulated Switchgear, wat in het Chinees volledig vertaald wordt als gasgeïsoleerde metalen behuizing. Het gebruikt meestal hexafluoride (SF6) gas als isolerende en boogdoofmakende medium. GIS integreert, door middel van geoptimaliseerd ontwerp, de belangrijkste primaire apparatuur in een substation - met uitzondering van de transformatoren - zoals circuitbrekers (CB), disconnektors (DS), aardingsschakelaars (ES/FES), busbars (BUS), stroomtransformatoren (CT), spanningstransformatoren (VT), overvoltagebeveiligingen (LA), kabelterminaties en ingang/uitgang bushings - in één verzegelde metalen behuizing, waardoor een geïntegreerde eenheid ontstaat.

Momenteel ligt de spanningklasse van GIS-apparatuur in een breed bereik, van 72,5 kV tot 1200 kV.

Kenmerken van GIS-apparatuur

SF6-gas heeft uitstekende dielektrische sterkte, boogdoofmakend vermogen en chemische stabiliteit. Hierdoor kenmerkt GIS-apparatuur zich door compacte afmetingen, minimale vloerverbruik, hoge operationele betrouwbaarheid, lange onderhoudsintervallen en sterke elektromagnetische interferentiebestendigheid. Bovendien beschermt de volledig afgesloten structuur de interne componenten tegen externe omgevingsfactoren (zoals stof, vocht en zoutnevel), waardoor stabiele werking, lage elektromagnetische geluidsoverlast en verminderd onderhoudsbeloop worden gegarandeerd.

Echter, de dielektrische prestaties van SF6-gas zijn zeer gevoelig voor elektrisch velduniformiteit. Interne defecten zoals bedradingsspitsen, metalen deeltjes of montagefouten kunnen gemakkelijk leiden tot gedeeltelijke ontlading of zelfs isolatie-inbraak. Bovendien maakt de afgesloten structuur van GIS interne foutdiagnose en -onderhoud complex, met beperkte diagnostische hulpmiddelen. Slechte afsluiting kan ook leiden tot waterinbreng of gaslekkage, waardoor de veiligheid van de apparatuur wordt aangetast.

Soorten elektrische contacten in GIS-geleidingscircuits

Het geleidingscircuit in GIS bestaat uit meerdere componenten en kan worden ingedeeld in drie typen op basis van contactmethode:

• Vast contact: Elektrische verbindingen die worden bevestigd met bouten of andere vastzetmiddelen, zonder relatieve beweging tijdens bedrijf, zoals de verbinding tussen een busbar en een bekkenisolator.

• Verwijderbaar contact: Elektrische contacten die tijdens bedrijf kunnen worden geopend of gesloten, zoals de contacten in circuitbrekers en disconnektors.

• Glijdend of rollend contact: Contacten die relatieve glijding of rollen toestaan tussen contactoppervlakken, maar niet kunnen worden gescheiden, zoals tussenschakelaars in schakelapparatuur.

Inleiding tot HGIS

Naast GIS bestaat er nog een type genaamd HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), een hybride gasgeïsoleerde schakelapparatuur. HGIS bevat geen componenten zoals busbars, busbar-spanningstransformatoren of busbar-overvoltagebeveiligingen, waardoor de structuur eenvoudiger is. Het is geschikt voor ruige omgevingen of locaties met beperkte ruimte en biedt grotere flexibiliteit bij de indeling.

Classificatie van GIS-apparatuur

• Op basis van installatielocatie: binnen- en buitenmodellen.

• Op basis van structuur: enkele fase-enkele behuizing en drie fasen gemeenschappelijke behuizing. Over het algemeen kunnen busbars bij spanningniveaus van 110 kV en lager de drie fasen gemeenschappelijke behuizing ontwerp aannemen, terwijl spanningniveaus van 220 kV en hoger meestal het enkele fase-enkele behuizing ontwerp gebruiken om het risico op fase-tot-fase fouten te verkleinen.

Basisbedrijfsprincipes

• Onder normale omstandigheden worden GIS-circuitbrekers en disconnektors voornamelijk op afstand bediend. De "Afstand/Lokaal" selecteurschakelaar moet ingesteld staan op de "Afstand" positie.

• Aardingsschakelaars kunnen alleen lokaal worden bediend. Tijdens de bediening moet de "Disconnector/Aardingsschakelaar" selecteurschakelaar worden omgeschakeld naar de "Lokaal" positie.

• Alle bedieningen moeten volgens geprogrammeerde procedures plaatsvinden. De "Interlock Release Switch" op de controlekast moet in de "Interlock" positie blijven. De ontsluitings sleutel, samen met de microcomputer anti-misoperation ontsluitings sleutel, moet strikt volgens voorschriften worden verzegeld en beheerd.

Basisbedrijfsvereisten

• Voor binnengelegen SF6-apparatuurruimtes die vaak door personeel worden bezocht, moet ten minste één keer per dienstventilatie plaatsvinden voor minstens 15 minuten, met een luchtvernieuwingsvolume dat meer dan 3-5 keer het volume van de ruimte bedraagt. Luchtuitlaatopeningen moeten zich in de onderste delen van de ruimte bevinden. Voor gebieden die niet vaak worden betreden, is ventilatie voor 15 minuten vereist voordat men de ruimte betreedt.

• Tijdens de bedrijfsvoering mag de geïnduceerde spanning op toegankelijke delen van de GIS-behuizing en -structuur onder normale omstandigheden niet meer dan 36 V bedragen.

• Temperatuurstijging limieten:

• Gemakkelijk toegankelijke delen: niet meer dan 30 K;

• Delen die gemakkelijk kunnen worden aangeraakt, maar niet worden aangeraakt tijdens de bedrijfsvoering: niet meer dan 40 K;

• Zelden toegankelijke individuele delen: niet meer dan 65 K.

• SF6-schakelapparatuur moet ten minste één keer per dag worden geïnspecteerd. Voor onbemande substations moeten inspecties plaatsvinden volgens vastgestelde procedures. Inspecties moeten gericht zijn op visuele controles op afwijkingen zoals ongewone geluiden, lekken of abnormale indicaties, met daarbij behorende records.