第五节 SF6全封闭组合电器（GIS）
GIS由断路器、母线、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、套管等电器元件组合而成。其绝缘介质为SF6气体。由于它具有优良的技术性能和占地面积少的特点，所以在国内外获得广泛应用。
GIS的总体布局示意图如2－16所示。对图2－16所示各组成元件简要介绍如下。
图2-16 GIS的总体布局示意图
1—断路器；2—隔离开关；3—接地开关装置；4—母线；5—电流互感器；6—电压互感器
一、断路器
该断路器采用每相一个断口单压式灭弧室，其箱体采用铸铝的圆柱形密封壳体，内部气体工作压力在温度为20℃时为6.3bar，断路器中除了触头机构之外，还设有气体密度检测继电器、喷气缸以及防爆膜片等部件。断路器的触头系统通过拉杆与弹簧操动机构相连，该操动机构可以实现快速的自动重合闸，如图2－17所示。
图2-17 断路器
1—锥形绝缘子；2—触座；3—刀形触头；4—外壳；5—密度继电器；6—吹气缸；7—带有喷嘴的主静触头；8—动触头；9—支撑杆；10—拉杆；11—电动—弹簧操动机构；12—防爆膜片；13—分闸弹簧
二、隔离开关
主要用于电路无电流区段的投入和切除。为了适应各种不同的电气主接线和GIS结构布置的需要，隔离开关具有多种结构型式，从而保证了GIS整体设计时的灵活性，提高了空间利用率。隔离开关装置的结构简图如图2－18所示。导电部分为L型，动、静触头由锥形绝缘子支撑在铸铝外壳上，同时锥形绝缘子还具有保证该气室密封性的功能。隔离开关采用公用的电动操动机构，通过壳体外面的绝缘操作杆，驱动三相绝缘杆和滑动触头。每个隔离开关设有观察窗，用以观察开关位置和触头情况，隔离开关在完全合闸和完全分闸位置时用锁扣装置锁住。
图2－18 隔离开关结构简图
1—防爆膜片；2—密度继电器；3—吸附剂；4—外壳；5—锥形绝缘子；6—接地开关静触头；7—主静触头；8—绝缘的旋转杆；9—动触头屏蔽罩；10—操动系统；11—动触管；12—接地开关装配接头
三、接地开关
接地开关见图2－19所示。其主静触头安装于接地开关的设备之内，动触头与操
作连杆系统相连接。操作机构采用电动弹簧式机构，三相联动。为防止维修期间接地开关动作，开关的全合和全分位置皆可闭锁。
四、电流互感器
GIS中的电流互感器可以单独构成一个元件，也可以与套管电缆头联合组成一个元件。单独的电流互感器装置在一个较大的筒内，如图2－20所示。电流互感器的初级绕组即为GIS内的高压导体。根据需要，筒内装有4～6个单独的环形铁芯，次级绕组即绕在环形铁芯上。无磁性的屏蔽罩装在次级绕组的内侧，次级绕组通过端子板引到次级绕组的端子箱。
图2－19 接地开关
1—静触头；2—动触杆；3—外壳；4—操作连杆系统
图2－20 电流互感器
1—外壳；2—屏蔽罩；3—环形铁芯；4—二次接线端子箱；5—底面法兰；6—一次导体
五、电压互感器
电压互感器按其原理可分为电容分压式和电磁式两种。按其绝缘方式划分，常见的有环氧浇注式和SF6气体绝缘式。300kV及以下电压级的GIS一般采用电磁式电压互感器，而300kV以上的GIS则多采用电容式电压互感器。图2－21给出了环氧浇注绝缘的电压互感器结构图。其初级和次级绕组由闭合铁芯支持。每个电压互感器单独构成一个气室，并装有防爆膜。
六、母线
图2-22为单相母线的典型结构图，其外壳为圆柱形，波纹管主要是用于补偿因温度升高引起的外壳长度变化，同时便于GIS安装调整和检修时拆卸邻近部件。母线中的高压导体通常采用插接式连接方法，这种插接式触头也具有吸收由温度升高引起的导线长度变化，因而不会在支撑绝缘子上产生过大的机械应力。单相母线的优点是：①杜绝了三相短路的可能性；②便于实现气室划分，因而也便于SF6气体回收。其缺点是占地面积大，外壳涡流损耗大。
图2－21 电压互感器
1—外壳；2—高压绕组；3—二次绕组；4—浇注树脂绝缘子；5—高压端头；6—二次接线端子箱
七、连接件
连接件的用途是用来延伸和改变载流路径分支的元件，根据其用途可分为三通、四通、转弯连接件。
八、电缆终端盒
电缆终端盒是GIS与电缆的连接元件。电缆头包在一个圆柱形的金属外壳中，壳内有一个浇注的树脂屏蔽件，将电缆绝缘与气体相隔开。
九、SF6气体的充入
各制造厂的GIS充入SF6气体的方法基本相同，通常可按下列步骤进行：
（1）初步抽真空。逐个间隔进行抽真空，除去间隔中的潮气，检查间隔有无泄漏。
（2）充入干燥的N2。即在每个间隔中充入大约0.3～0.4MPa干燥的N2，其含氮量为99.999%，进一步检查有无泄漏。
（3）最终抽真空。在充SF6以前，间隔必须真空干燥处理。
（4）充入SF6气体。将SF6气体经过适当过滤，除去杂质，并进行干燥后再充入每一间隔。
图2-22 单相母线结构图
1—套筒式接头；2—导电管；3—外壳；4—波纹管
（5）含水量测量。从每一隔室内抽出少量的SF6气体，用测量仪进行测量。
（6）绝缘试验。检查制造和装配操作过程中有无缺陷的试验。可以用交流、直流和冲击电压来进行。