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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 组织机构1

1.1.2 专家2

1.1.3 指南内容3

1.1.4 指南及讨论小组3

1.2 术语和定义4

1.2.1 GIS4

1.2.2 金属封闭开关设备和控制设备5

1.2.3 气体绝缘金属封闭开关设备5

1.2.4 气体绝缘开关设备的外壳5

1.2.5 GIS气室5

1.2.6 外壳的设计压力6

1.2.7 气体监测系统6

1.2.8 绝对漏气率6

1.2.9 相对漏气率6

1.2.10 通气隔板6

1.2.11 气体区6

1.2.12 汇控柜6

1.2.13 支持绝缘子6

1.2.14 隔板6

1.2.15 传动装置7

1.2.16 外壳的设计压力7

1.2.17 隔板的设计压力7

1.2.18 压力释放装置的动作压力7

1.2.19 外壳和隔板的例行试验压力7

1.2.20 外壳和隔板的型式试验压力7

1.2.21 额定充入压力pre7

1.2.22 套管7

1.2.23 主回路7

1.2.24 辅助回路8

1.2.25 外壳的设计温度8

1.2.26 使用周期8

1.2.27 运输单元8

1.2.28 混合技术开关设备8

1.3 标准和参考8

1.3.1 标准8

1.3.2 目前与GIS有关的大部分标准9

1.4 额定值12

1.4.1 简介12

1.4.2 额定电压13

1.4.3 额定绝缘水平14

1.4.4 额定工频14

1.4.5 额定持续电流14

1.4.6 额定短时耐受电流15

1.4.7 额定峰值耐受电流15

1.4.8 辅助回路和控制回路的额定电压16

第2章 基本信息17

2.1 历史17

2.1.1 简介17

2.1.2 发展阶段17

2.2 GIS物理特性31

2.2.1 电场31

2.2.2 气体击穿32

2.2.3 激发与电离32

2.2.4 自由电子33

2.2.5 平均自由程33

2.2.6 电子／气体分子碰撞33

2.2.7 击穿33

2.2.8 SF634

2.2.9 GIS内部电场控制35

2.2.10 GIS断路器36

2.3 可靠性和有效性36

2.3.1 简介36

2.3.2 历史回顾37

2.3.3 CIGRE调查38

2.3.4 GIS与AIS的可靠性43

2.4 设计45

2.4.1 简介45

2.4.2 SF6气体45

2.4.3 外壳46

2.4.4 原理47

2.4.5 操作47

2.5 安全47

2.5.1 简介47

2.5.2 设计和安装要求48

2.5.3 建筑要求51

2.5.4 接地要求52

2.5.5 外壳烧穿52

2.5.6 在高压绝缘子后工作的要求53

2.5.7 建筑物内释放SF6气体53

2.6 接地和连接53

2.6.1 简介53

2.6.2 GIS与AIS的接地54

2.6.3 GIS外壳电流54

2.6.4 GIS接地的一般规则55

2.6.5 极快速瞬态56

2.6.6 GIS接地连接细节56

2.7 选择GIS的因素58

2.7.1 简介58

2.7.2 影响因素58

2.7.3 电力系统61

2.7.4 环境61

2.7.5 经济学61

2.7.6 小结61

2.8 SF662

2.8.1 什么是SF662

2.8.2 背景信息64

2.8.3 SF6制造商和用户72

2.8.4 SF6气体处理74

2.8.5 气体处理设备85

2.8.6 寿命周期评估案例研究：维尔茨堡89

2.8.7 京都议定书92

2.8.8 SF6的使用要求93

参考文献94

第3章 技术96

3.1 简介96

3.1.1 材料96

3.1.2 钢97

3.1.3 铝97

3.2 模块化组件、设计和研发过程98

3.2.1 模块化设计98

3.2.2 设计特点107

3.2.3 设计过程108

3.3 生产110

3.3.1 简介110

3.3.2 GIS工厂111

3.3.3 绝缘部件112

3.3.4 操作杆和管113

3.3.5 筒体的加工114

3.3.6 清洗和脱脂114

3.3.7 压力和气密性试验115

3.3.8 外壳喷漆116

3.3.9 功能单元预装116

3.3.10 总装117

3.3.11 质量保证118

3.3.12 区域制造业118

3.4 规范发展118

3.4.1 简介118

3.4.2 规范文件119

3.5 互感器设备144

3.5.1 电流互感器144

3.5.2 电压互感器144

3.5.3 CT和VT的瞬态过电压146

3.6 交界面146

3.6.1 电力变压器与GIS直接连接146

3.6.2 用于额定电压52kV以上的GIS的电缆连接151

3.6.3 套管153

3.7 气体绝缘避雷器155

3.8 气体绝缘母线156

3.8.1 简介156

3.8.2 三相绝缘母线管道156

3.8.3 单相绝缘母线管道157

3.8.4 母线管道连接架空线路158

3.8.5 连接断路器的母线管道158

3.8.6 连接变压器的母线管道159

3.8.7 连接到电缆的母线管道159

3.8.8 架空线下穿过的母线管道160

3.8.9 地上母线管道160

3.8.10 布置在沟道中的母线管道162

3.8.11 布置在隧道中的母线管道163

3.8.12 直接掩埋母线管道165

3.8.13 现场装运166

3.8.14 现场组装166

参考文献167

第4章 控制与监测168

4.1 简介168

4.2 GIS监测168

4.2.1 气体监测169

4.2.2 局部放电170

4.2.3 局部放电监测策略174

4.2.4 断路器监测175

4.2.5 其他监测176

4.3 汇控柜176

4.3.1 简介176

4.3.2 间隔控制器178

4.3.3 控制方案179

4.4 数字通信180

4.4.1 简介180

4.4.2 基本的数字通信标准181

4.4.3 开关设备通信标准184

4.4.4 引用标准189

4.4.5 类别190

参考文献191

第5章 试验194

5.1 简介194

5.2 型式试验194

5.2.1 绝缘试验195

5.2.2 主回路电阻测量195

5.2.3 温升试验196

5.2.4 短时耐受电流和峰值耐受电流试验196

5.2.5 密封性试验196

5.2.6 低温和高温试验197

5.2.7 外壳强度试验198

5.2.8 断路器设计试验199

5.2.9 操作和机械寿命试验199

5.3 例行试验199

5.3.1 绝缘试验199

5.3.2 主回路电阻测量200

5.3.3 密封性试验200

5.3.4 外壳压力试验200

5.3.5 机械操作试验201

5.3.6 辅助和控制回路试验201

5.3.7 隔板的压力试验201

5.4 现场试验201

5.4.1 气体泄漏和气体质量（水分、纯度、密度）202

5.4.2 电气试验：接触电阻202

5.4.3 电气试验：交流电压耐受试验202

5.4.4 电气试验：交流电压耐受试验的要求和条件203

5.4.5 电气试验：交流电压耐受试验的结构和应用203

5.4.6 电气试验：直流电压耐受试验203

5.4.7 力学、电气性能和操作试验203

5.4.8 连接GIS与电力系统204

参考文献204

第6章 安装205

6.1 简介205

6.2 安装205

6.2.1 介绍205

6.2.2 安全注意事项和装配技巧206

6.2.3 项目总体规划大纲206

6.2.4 后期GIS扩建注意事项207

6.2.5 先期规划和初步现场评估207

6.2.6 培训213

6.2.7 材料接收和控制214

6.2.8 安装／装配说明216

6.2.9 GIS试验225

6.2.10 调试、送电和停运计划231

6.2.11 维护和交接文件232

6.3 送电：接入电网232

6.3.1 电网连接注意事项（长期规划）232

6.3.2 GIS的接地系统233

6.3.3 气体区233

6.3.4 操作注意事项233

第7章 运行与维护234

7.1 简介234

7.2 GIS的操作235

7.2.1 介绍235

7.2.2 断路器235

7.2.3 隔离开关235

7.2.4 检修接地开关238

7.2.5 快速接地开关238

7.2.6 三工位隔离／接地开关239

7.2.7 开关观察窗239

7.2.8 气室和气体区241

7.2.9 联锁241

7.2.10 汇控柜243

7.2.11 报警245

7.2.12 GIS操作246

7.2.13 结论248

7.3 维护248

7.3.1 介绍248

7.3.2 一般维护步骤248

7.4 SF6气体泄漏应对措施249

7.5 维修251

7.5.1 故障特征及故障源251

7.5.2 维修时间和运行时间251

7.5.3 维修实例252

7.6 扩建252

7.6.1 介绍252

7.6.2 电站初始设计阶段考虑扩建计划时需进行的工作253

7.6.3 电站初始设计阶段无扩建计划时需进行的工作254

7.6.4 扩建作业中的运行时间254

7.6.5 对接口试验255

7.7 GIS改造或升级255

7.7.1 介绍255

7.7.2 早期GIS的问题256

7.7.3 改造或升级256

7.8 过载与温升极限259

7.8.1 介绍259

7.8.2 额定持续电流的设计260

7.8.3 极限值确定261

7.8.4 连续负荷电流的极限值261

7.8.5 短时过载能力262

7.8.6 过载计算方程／公式262

第8章 应用264

8.1 简介264

8.2 典型GIS布局264

8.2.1 单母线结构264

8.2.2 双母线结构265

8.2.3 环形结构265

8.2.4 H形结构266

8.2.5 一倍半接线布置267

8.3 工程应用267

8.3.1 500kV户内GIS和115kV AIS267

8.3.2 115kV GIS变电站270

8.3.3 345kV 4000A户内环形母线GIS275

8.3.4 69kV 3150A的户内双母线GIS277

8.3.5 115kV 1200A集装箱式环形母线GIS281

8.3.6 115kV 2000A的户外单母线GIS284

8.3.7 345kV 4000A户内一倍半接线GIS285

8.3.8 115kV、3150A户内环形母线GIS287

8.3.9 69kV、2000A户内环形母线GIS290

8.3.10 138kV和230kV户外环形母线GIS293

8.3.11 500kV、4000A/8000A户内断路器及1/3接线GIS296

8.3.12 69kV、1600A户外单母线GIS299

8.3.13 69kV、2000A地下GIS301

8.3.14 严酷环境下的69kV GIS303

8.4 GIS案例研究305

8.4.1 公共服务电力和天然气公司——新泽西305

8.5 移动GIS310

8.5.1 普通移动GIS310

8.5.2 集装箱式GIS310

8.5.3 车载式GIS311

8.6 混合技术断路器316

8.6.1 简介316

8.6.2 混合技术开关设备的定义317

8.6.3 MTS的设计及应用318

8.6.4 MTS应用实例320

8.6.5 小结322

8.7 发展趋势323

8.7.1 减小尺寸323

8.7.2 简化设计323

8.7.3 寿命周期成本评价324

8.7.4 功能规范324

8.7.5 GIS的智能化324

8.7.6 集成电子器件325

8.7.7 罗氏线圈325

8.7.8 电容分压器326

参考文献327

第9章 其他主题328

9.1 简介328

9.2 环境328

9.2.1 环境寿命周期评估328

9.2.2 GIS环境影响332

9.2.3 环境影响336

9.3 寿命周期成本分析339

9.3.1 介绍339

9.3.2 适用范围339

9.3.3 协调340

9.3.4 方法340

9.3.5 程序342

9.3.6 最终的LCCA343

9.3.7 可靠性、可用性、故障率和成本346

9.4 绝缘配合研究347

9.4.1 介绍347

9.4.2 过电压347

9.4.3 接地350

9.5 极快速瞬态350

9.5.1 介绍350

9.5.2 GIS中的VFT350

9.5.3 外壳瞬态电压355

9.6 项目范围确定359

9.6.1 工程计划359

9.6.2 GIS项目施工及安装规划361

9.6.3 现场准备362

9.6.4 新GIS安装362

9.6.5 GIS附件的安装363

9.6.6 GIS设备通道363

9.7 GIS及设备风险资产管理363

9.7.1 介绍363

9.7.2 范围363

9.7.3 方法364

9.7.4 评估风险368

9.8 健康和安全影响372

9.8.1 介绍372

9.8.2 燃烧危险372

9.8.3 呼吸有毒气体的危险372

9.8.4 接触有毒物质的风险372

9.8.5 触电危险373

9.9 电磁场373

9.9.1 介绍373

9.9.2 操作中的电场373

9.9.3 短路时的电场373

9.9.4 操作中的磁场373

9.9.5 短路时的磁场374

9.10 SF6分解副产物374

9.10.1 介绍374

9.10.2 副产物及其毒性374

9.10.3 对工人保护的影响375

9.10.4 气体分析376

参考文献376

第10章 结论378

附录 扩展阅读379