Điều gì là GIS (Gas-Insulated Switchgear)? Tính năng Đặc điểm và Ứng dụng

Thiết bị GIS là gì?

GIS là viết tắt của Gas Insulated Switchgear, được dịch toàn bộ sang tiếng Trung là Thiết bị đóng cắt cách điện khí kín. Nó thường sử dụng khí hexafluorua sunfur (SF6) làm chất cách điện và dập hồ quang. GIS tích hợp, thông qua thiết kế tối ưu, các thiết bị chính trong trạm biến áp - ngoại trừ biến áp - như cầu chì (CB), công tắc cách ly (DS), công tắc tiếp đất (ES/FES), thanh cái (BUS), biến dòng (CT), biến áp đo lường (VT), cản sét (LA), đầu cuối cáp, và đầu nối dây ra vào - vào một vỏ kim loại kín duy nhất, tạo thành một đơn vị tích hợp.

Hiện nay, phạm vi điện áp của thiết bị GIS rất rộng, từ 72,5 kV đến 1200 kV.

Đặc điểm của thiết bị GIS

Khí SF6 có khả năng chịu điện cao, khả năng dập hồ quang và ổn định hóa học tuyệt vời. Do đó, thiết bị GIS có kích thước nhỏ gọn, diện tích chiếm ít, độ tin cậy vận hành cao, thời gian bảo trì dài, và khả năng chống nhiễu điện từ mạnh. Ngoài ra, do cấu trúc kín hoàn toàn, các thành phần bên trong được bảo vệ khỏi các yếu tố môi trường bên ngoài (như bụi, độ ẩm, và muối biển), đảm bảo hoạt động ổn định, tiếng ồn điện từ thấp, và giảm khối lượng công việc bảo dưỡng.

Tuy nhiên, hiệu suất điện介质性能对电场均匀性非常敏感。内部缺陷，如导体毛刺、金属颗粒或装配缺陷，很容易导致局部放电甚至绝缘击穿。此外，GIS的密封结构使得内部故障诊断和维护变得复杂，可用的诊断工具有限。密封不良还可能导致水分侵入或气体泄漏，危及设备安全。

Loại kết nối điện trong mạch dẫn GIS

Mạch dẫn trong GIS bao gồm nhiều thành phần và có thể được phân loại thành ba loại dựa trên phương pháp tiếp xúc:

• Kết nối cố định: Kết nối điện được cố định bằng vít hoặc các bộ phận khác, không di chuyển tương đối khi hoạt động, như kết nối giữa thanh cái và sứ bát.

• Kết nối tách rời: Kết nối điện có thể mở hoặc đóng trong quá trình hoạt động, như các tiếp điểm trong cầu dao và công tắc cách ly.

• Kết nối trượt hoặc lăn: Tiếp điểm cho phép trượt hoặc lăn tương đối giữa các bề mặt tiếp xúc nhưng không thể tách rời, như các tiếp điểm trung gian trong thiết bị đóng cắt.

Giới thiệu về HGIS

Ngoài GIS, còn có một loại khác gọi là HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), thiết bị đóng cắt cách điện khí lai. HGIS không bao gồm các thành phần như thanh cái, biến áp đo lường thanh cái, hoặc cản sét thanh cái, dẫn đến cấu trúc đơn giản hơn. Nó phù hợp cho các môi trường khắc nghiệt hoặc địa điểm có hạn chế về không gian và mang lại tính linh hoạt cao hơn trong bố trí.

Phân loại thiết bị GIS

• Theo vị trí lắp đặt: Loại trong nhà và ngoài trời.

• Theo cấu trúc: Một pha một vỏ và ba pha chung vỏ. Thông thường, thanh cái ở mức điện áp 110 kV trở xuống có thể sử dụng thiết kế ba pha chung vỏ, trong khi mức điện áp 220 kV trở lên thường sử dụng thiết kế một pha một vỏ để giảm rủi ro ngắn mạch giữa các pha.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản

• Trong điều kiện bình thường, cầu dao và công tắc cách ly GIS chủ yếu được điều khiển từ xa. Nút chọn "Từ xa/Trực tiếp" nên được đặt ở vị trí "Từ xa".

• Công tắc tiếp đất chỉ có thể được điều khiển trực tiếp. Khi hoạt động, nút chọn "Công tắc cách ly/Công tắc tiếp đất" phải được chuyển sang vị trí "Trực tiếp".

• Tất cả các thao tác phải tuân theo quy trình đã lập trình. Nút "Giải phóng khóa" trên tủ điều khiển phải giữ ở vị trí "Khóa". Chìa khóa giải phóng khóa cùng với chìa khóa giải phóng khóa chống nhầm lẫn vi tính phải được niêm phong và quản lý theo quy định.

Yêu cầu vận hành cơ bản

• Đối với phòng thiết bị SF6 trong nhà thường xuyên có người, cần phải thông gió ít nhất một lần mỗi ca làm việc, không ít hơn 15 phút, với lưu lượng không khí vượt quá 3-5 lần thể tích phòng. Cửa xả khí nên được đặt ở phần dưới của phòng. Đối với các khu vực ít đi vào, cần thông gió 15 phút trước khi vào.

• Trong quá trình vận hành, điện áp cảm ứng trên các bộ phận có thể tiếp cận của vỏ và cấu trúc GIS không được vượt quá 36 V trong điều kiện bình thường.

• Hạn chế tăng nhiệt:

• Bộ phận dễ tiếp cận: không vượt quá 30 K;

• Bộ phận dễ chạm nhưng không tiếp xúc trong quá trình vận hành: không vượt quá 40 K;

• Bộ phận hiếm khi tiếp cận: không vượt quá 65 K.

• Thiết bị đóng cắt SF6 nên được kiểm tra ít nhất một lần mỗi ngày. Đối với trạm không có người canh, các cuộc kiểm tra phải được thực hiện theo quy trình đã xác định. Các cuộc kiểm tra nên tập trung vào việc kiểm tra trực quan các bất thường như âm thanh lạ, rò rỉ, hoặc chỉ báo bất thường, và ghi chép theo đó.