断路器安装在操作器箱上的结构图

7.1.2.1 断路器

图7-3的断路器为单断口灭弧室，根据需要，可每相配一台操作机构，或三相共用一台操作机构。导电系统有主导电触头和弧触头。断路器由本体和操作机构组成，本体包括灭弧室、传动轴和底架。

图7-3 断路器内部结构

灭弧室内有静触头系统、动触头系统、吸附器、绝缘支持筒等元件。静触头系统包括主静触头和弧静触头。通过上绝缘子固定于顶部，在断路器顶部安装了吸附器，静触座通过接头连到出线端。

动触头系统是由主动触头和弧动触头、喷口、导杆、导向环、绝缘拉杆和气缸组成。

支持绝缘子上装有活塞和中间触头，通过接头，连到出线端。活塞上装有逆止阀片，中间触头为滑动式触指，分布在导电气缸周围。

断路器上的充气接头为自封接头，密度继电器通过自封接头与断路器相连。

断路器处于合闸位置时，电流经导体梅花触头支座 静触头 主触头 压气缸中间触头支座梅花触头流向导体。

当机构进行合闸操作时，工作缸活塞向左运动，通过连杆使拐臂运动，通过转轴，使断路器内的绝缘拉杆带动动触头系统向上运动，使断路器合闸。当机构进行分闸操作时，工作缸活塞向右运动，通过连杆、拐臂、转轴、绝缘拉杆，使动触头系统向下运动，使断路器分闸。

该断路器采用纵吹双喷压气式灭弧室。分闸时，在超行程范围内压气缸内部的SF6气体被压缩，气压增大。压气缸内部和外部形成压力差。当动、静触头分离产生电弧，静弧触头拉出喷口喉部时，被压缩的SF6气体通过喷口吹弧，电弧被高速的SF6气体所包围，弧柱中的自由电子被SF6捕获。当电流过零时， SF6气体不断吹向弧隙，弧隙很快恢复绝缘，使电弧熄灭。

断路器装有密度继电器，当气压降到0.55MPa时，密度继电器向主控室及控制柜发出补气信号；当气压降到0.50MPa时，断路器被闭锁，不允许操作。

7.1.2.2 隔离、接地开关

隔离开关及接地开关是GIS的主要元件之一，要求具有极高的可靠性和安全性。隔离开关有直角型和直线型，直角型隔离开关的一端可带接地开关，直线型隔离开关两端均可带接地开关。

图7-4为直线型隔离-接地组合开关内部结构图。图7-5为直角型隔离-接地组合开关内部结构图。

图7-4 直线型隔离接地组合开关

图7-5 直角型隔离接地组合开关

由于隔离开关没有开断和关合负荷电流的能力，隔离开关与相关的断路器、接地开关和隔离开关必须有可靠的电气联锁，以防止发生误操作。同样，接地开关也应与相关的隔离开关及断路器联锁。

隔离开关与接地开关均采用直动式插入结构，梅花型触头通过盆式绝缘子固定在外壳上，由一台机构进行三相联动操作。隔离开关动触头通过中间触头与接线端子形成导电回路。接地开关动触头通过机构箱上的中间触头与接地板相连。由弹簧机构或手动操作机构，通过轴、内拐臂，连板带动动触头做直线运动。转轴采用油封加V型密封圈的双道密封结构。

通过键分别与内外拐臂相连，外拐臂顺时针转动为合闸，逆时针转动为分闸操作，操作机构安装在操作箱上。

普通型隔离开关配电动机构，隔离开关要求开合感应电流及母线转换电流时配电动弹簧机构。

普通型接地开关配电动机构，快速接地开关配电动弹簧机构，它具有关合短路耐受电流、开合静电感应电流和电磁感应电流的能力。

隔离开关和接地开关的外壳可分为主躯壳和操作箱两部分。外壳内安装吸附剂，吸附水分和低氟化合物，以保证壳体内部SF6纯度和干燥度。

接地开关主躯壳与操作箱之间装设绝缘板。使接地开关的接地系统与GIS的外壳绝缘，可将测量电源引入主回路进行回路电阻等测量工作。在运行时，二者短接是接地的。

7.1.2.3 电流互感器

电流互感器与气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）配套，是GIS的组成元件之一，作为测量电流、继电保护、信号装置用。

电流互感器的结构如图7-6所示。线圈置于铝制外壳内，为组合电器的一个组成部分，壳内充以SF6气体，为一次高压电路部分与接地外壳之间的绝缘介质，产品具有2～3个铁心，二次绕组均匀绕在铁心上。互感器本身不带一次绕组而是借助于组合电器的一次母线导体，二次绕组采用抽头方法得到不同的电流比。为均匀电场，线圈套在屏蔽筒上。二次绕组引出线接到由环氧树脂浇注而成的二次接线板上，经端子引出。

图7-6 电流互感器结构

1—二次引出端子；2—线圈；3—支持筒；4—外壳

电流互感器的一次线圈仅有一匝，即一次回路导体。每极导体分别穿过屏蔽筒，一端插入断路器的出线端屏蔽罩，另一端与绝缘子装配连接。

当一次绕组（一次回路导体）通过电流时，将在二次绕组的环型铁芯中感应出电流。二次电流与一次电流成正比。

7.1.2.4 三相共箱式主母线及单相式分支母线

母线是GIS的主要组成元件之一。在GIS中，分支母线用于连接GIS的各种开关元件，主母线用来作为GIS各间隔之间的连接元件。母线可以连续通过额定电流并能耐受额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流。

母线具有以下特点：

1）主母线

主母线为三极共筒式结构，可用于连接GIS的各个间隔。

图7-7为主母线结构图。主母线为三极共筒式结构。

图7-7 主母线结构

1—盆式绝缘子；2—导体；3—梅花触头；4—外壳

主母线根据工程布置用于不同场合。外壳为铝合金焊接壳体，结构紧凑，安装、维护方便。为吸收热胀冷缩变形和装配误差，母线导体连接部分采用梅花触头，并在主母线合适位置安装了波纹管。

2）分支母线

分支母线为单极单筒式结构。可用于连接GIS的各种独立元件、GIS与进/出线元件的连接（如和变压器连接的油-SF6气体套管）。

分支母线有直两通型、直角型、三通型、四通型等型式，可满足GIS不同位置、不同方向总体布置的需要。可以改变GIS的方向，减少总体布置的占有空间。

单极单筒式分支母线主要用于GIS与进/出线元件的连接、GIS元件之间的连接。

图7-8为单极单筒式分支母线的内部结构图。

7.1.2.5 SF6/空气套管

SF6/空气套管安装于GIS的进（出）线侧，用于GIS与外部进（出）线的连接，SF6/空气套管为三相分箱式结构。有瓷套管和复合套管两种形式，如图7-9和图7-10所示。

当SF6/空气套管作为GIS的进线元件时，电流将从架空线分别通过三极套管的接线端子、套管中心导体流向GIS本体，按照GIS的一次主接线，通过线路隔离开关、电流互感器、断路器、母线隔离开关流向主母线，然后再流向其他间隔。

图7-8 单极单筒式分支母线内部结构

1—盆式绝缘子；2—梅花触头；3—导体；4—外壳

图7-9 瓷套管外形

图7-10 复合套管外形

当SF6/空气套管作为GIS的出线元件时，按照GIS的一次主接线，电流将从主母线通过母线隔离开关、电流互感器、断路器、线路侧隔离开关流向套管的SF6/空气套管中心导体、套管出线端子，然后通过架空出线再流向变压器或另一侧进线单元。

7.1.2.6 电缆终端（箱）

电缆终端（箱）为GIS的组成元件之一，当GIS采用电缆作为GIS进出线方式时，电缆终端（箱）用来连接GIS和电缆终端头、电力电缆。

电缆终端为三相分箱式结构，壳体采用铝合金焊接外壳，结构如图7-11所示。

图7-11 电缆终端(箱)的内部结构

当GIS采用电缆进线时，按照GIS的一次主接线，电流从下部的电力电缆引入，通过连接导体、盘式绝缘子的中心导体流向GIS，经过进线隔离开关、电流互感器、断路器、母线隔离开关，流到主母线。

当GIS采用电缆出线时，按照GIS的一次主接线，电流从主母线经过母线隔离开关、断路器、电流互感器、出线隔离开关，经过盘式绝缘子的中心导体、连接导体，从电力电缆引出。

7.1.2.7 油-SF6气体套管（箱）

采用油-气套管连接GIS和变压器，是GIS的进、出线方式之一。油-气套管（箱）为GIS的组成元件之一，专门用来连接GIS和变压器。通过SF6管道母线和油-气套管，将GIS和变压器直接连接在一起。

油-气套管（箱）为三极分筒式结构。GIS本体通过三极分筒式分支母线（SF6管道母线），连接到油气套管（箱），然后再与变压器连接。

图7-12表示一极油-气套管（箱）的内部结构。

油-气套管的上半部分安装在油 气套管外壳内，下半部分安装在变压器箱体内。油气套管外壳内充有额定压力的SF6气体，而在变压器箱体内则充有变压器油。

油气套管箱用来连接GIS和电力变压器。根据GIS的一次主接线，若GIS为降压站，电流将从变压器侧通过油气套管流向GIS。而若GIS为升压站，则电流将从GIS侧通过油气套管箱流向变压器侧。在两种情况下，油-气套管箱都起着引入-引出电流的作用。

图7-12 油气套管(箱)的内部结构

7.1.2.8 金属氧化物避雷器

避雷器主要由罐体、盆式绝缘子、安装座及芯体等部分组成，并附带不锈钢外壳监测器，分顶出线和侧出线两种安装形式（见图7-13）。

图7-13 金属氧化物避雷器结构及外形

1—绝缘筒；2—SF6监测设备；3—绝缘子；4—接地导体；5—屏蔽罩；6—氧化锌电阻片

芯体以具有良好的伏安特性和大通流能力的氧化锌电阻片为主要元件，采用单相单钢罐的结构安装在充有SF6气体的罐体内。在正常运行电压下，氧化锌电阻片呈现极高的电阻，通过避雷器的电流只有微安级，当电力系统中出现危害GIS设备绝缘的大气过电压或操作过电压时，氧化锌电阻片呈现低电阻，使避雷器的残压限制在较低的水平，并且吸收较大的线路能量，从而对GIS提供可靠的保护。

避雷器芯体密封在钢制罐体内，罐内充以额定压力的SF6气体。由于SF6气体具有良好的电气绝缘特性，使得避雷器的有效占用空间比瓷套式避雷器大为减少。

避雷器的观察孔盖板上安装有压力释放装置，当避雷器发生故障，内部压力急剧升高超过压力释放装置的开启压力0.80MPa时，爆破片动作，将罐体内部压力释放，起到保护作用。

在避雷器附属品箱上部安装着不锈钢监测器，可记录运行中避雷器的动作次数和显示泄漏电流大小。

7.1.2.9 电压互感器

电压互感器是GIS的组成元件之一，作为测量电压、继电保护、信号装置使用（见图7-14）。

图7-14 电压互感器外形和结构

1—二次绕组；2—一次绕组；3—端子箱；4—绝缘子；5—充气接头；6—防爆盘；7—密度继电器

互感器一次绕组接至盆式绝缘子导电端，为高电位端，一次绕组另一端为接地端。一次绕组和二次绕组为同轴圆筒式。二次绕组端子和一次绕组接地端经环氧浇注接线板由外壳引入二次接线盒，产品绝缘子装有保护罩，罩内放有干燥剂。互感器外壳备有吊攀、接地端子充气阀门和二次接线盒。二次接线盒壁上有电缆线引线孔。

7.1.2.10 充入SF6气体的操作

在现场GIS安装或维修后，向GIS设备内充入SF6气体的作业。其过程一般包括抽真空、真空检漏、充入SF6气体。

1）抽真空

（1）用高压气管连接从真空泵到GIS气室的自封接头。所用的气管和真空泵应当与被抽真空气室的容积相适应。

（2）开动真空泵，检查并确认真空泵旋转方向是否正确。

（3）将需抽真空的气室抽真空至133Pa，再继续抽30min。

（4）放置24h后，检查真空度，真空度的变化应≤133Pa，如果真空度的变化≥133Pa，则需再抽真空至133Pa，然后再抽30min，重复进行真空泄漏试验，以确定是否存在泄漏。

2）充入SF6气体

（1）过程如图7-15所示。连接从SF6气瓶—减压阀—充气管，打开SF6气瓶阀门，用SF6气体清除气管中的空气。

图7-15 充入SF6气体

（2）连接从SF6气瓶—减压阀—充气管—气室自封接头充气口。

（3）逐渐打开气瓶阀门，缓慢地充入SF6气体；直到充入额定压力的SF6气体（2-0℃时）。

（4）充完气后，关闭气瓶阀门，先拆除GIS侧的接头A，盖好自封接头充气口的盖子，再拆除气瓶侧的接头B。